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oytxtu铁杆木虫 (正式写手)
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[交流]
【交流】不同维度的材料的热导与温度的关系
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如题! 讨论：不同维度的热导与温度的关系（只考虑声子对热导的贡献） 一维材料： 碳纳米管，热导与温度的一次方成正比（在低温下）【有文献支持】 二维材料 应该是于温度的二次方成正比（在低温下） 三维材料 热导与温度的三次方成正比（在低温下）【有文献支持】 不同维度的材料，热导与温度的关系，这样描绘是正确的吗？ |
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2楼2009-07-20 19:51:13
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4楼2009-07-21 08:30:06
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这里所说的碳管尺寸指的是直径还是长度？对于直径对碳管热导率的影响，现在理论和试验很不一致，一般MD计算的结果显示直径小热导率大，而试验测定的表明直径大的热导率大。最近实验测定的无限大直径的碳管，即石墨烯热导率要比碳管要大两倍，所以本人认为直径大的热导率要大些。对于直长度的影响，一般是碳管越长，热导率越大。 对于楼上所说的debye理论，我觉得第一色散关系太简单，只能反应低温下的色散关系，第二，对于尺度受限的材料，如纳米线，超晶格等，色散关系和体材就有很大差别。 当然，对于金属来说，是不能忽略电子对热导率的影响的，对于绝缘体和半导体，使用Callway模型和Holland模型可以获得比较好的近似（对体材），对于低维的结构，还没有比较好的近似理论。一方面认为维数的降低，热导率可能趋于无穷大，材料的热导率与尺寸有关；另一方面，迟豫时间是一个很头痛的问题。 |
5楼2009-07-21 09:13:23
oytxtu
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7楼2009-07-21 22:00:03
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确实是这样的，热导并不一定随着维度降低而减少。 现在做热导的一般是非金属材料和结构，没有考虑电子的影响。 理论上使用波尔兹曼方程求解材料的热导率。难点之一是声子的迟豫时间很难确定。 目前比较常用的是ＭＤ和ＭＣ方法，预测是热导率值与试验能够很好的一致。但是对于碳管等高热导率的材料，可能是声子的平均自由程较大，模拟的尺度不可能很大，所以模拟的结果一般比实验的要小。前面所说的Ｃａｌｌｗａｙ模型和Ｈｏｌｌａｎｄ模型，使用了迟豫时间近似。想了解这种方法，请参考文献： １.J. Callaway, "model for lattice thermal conductivity at low temperature," physical Review 113 (4), 1046-1051 (1959). Ｈｏｌｌａｎｄ的文章我一时不晓得具体是哪一篇了，好像有两篇的。 如果想要的，可以给我发邮件hzaugavin2003@163.com |
8楼2009-07-22 20:50:08
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