应用声子波包分析研究应变碳纳米管-石墨烯结构的热输运性能

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本研究采用声子波包分析方法，研究了由(6,6)单壁碳纳米管(SWCNT)和石墨烯组成的结构在机械变形条件下的单模声子散射特性。结果表明，当结构发生变形时，低频纵向声学(LA)和横向声学(TA)声子在SWCNT-石墨烯结构处的透射效率显著提高。由于低频LA和TA模式声子是主要的能量载体，预期变形后结构的跨界面热输运效率将显著增强。采用反向非平衡分子动力学(RNEMD)方法计算了SWCNT-石墨烯界面的热阻。RNEMD模拟结果表明，当结构沿轴向拉伸变形时，界面热阻显著降低。然而，扭转(TW)和弯曲(FO)模式声子的透射率在结构变形时无明显变化。研究还发现，声子能量透射通过SWCNT-石墨烯结构与声子群速度呈弱相关性，群速度较高的声子具有更高的透射效率。本研究为开发具有高热导性能的三维碳纳米结构提供了理论工具，对推进新型纳米电子器件的发展具有重要意义。

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