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石墨烯与石墨烷纳米带导热系数数量级差异的计算研究
Diamond and Related Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-09-02 , DOI: 10.1016/j.diamond.2022.109335 Junjie Chen , Wei Ge
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更新日期:2022-09-06
Diamond and Related Materials ( IF 4.3 ) Pub Date : 2022-09-02 , DOI: 10.1016/j.diamond.2022.109335 Junjie Chen , Wei Ge
石墨烷(氢化石墨烯)的热性能令人惊讶地被低估了,并且对其导热性普遍持有相反的观点。虽然氢化对热导率有负面影响,但石墨烷的确切纳米级热传输特性仍然知之甚少,所涉及的机制仍然不清楚。通过进行分子动力学模拟,从理论上研究了石墨烷纳米带的热传输特性。评价了氢化度的影响,比较了石墨烯与石墨烷之间或不同形式的空间异构体之间的导热系数。相应地确定了石墨烯和石墨烷带之间的热导率的数量级差异。应用混合物规则来提供热导率的理论上限和下限。进行了理论分析以评估热导率与面外振动峰值振幅之间的相关性。结果表明,石墨烷在灵活调整热性能方面显示出巨大的希望。氢化程度允许使用方便的化学刻度盘来调节热导率。石墨烷异构体的热导率按照椅子、船和马镫配置的顺序依次降低。石墨烯和石墨烷的热导率相差一个数量级或更多,这取决于空间异构和面外振动幅度。对于箍筋配置,热导率至少降低了 20 倍,当发生半氢化时,大约是 10 倍。部分氢化石墨烯的热导率可以通过应用混合物规则来预测。该结果对理解空间异构与热特性之间的关系具有重要意义。
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