1、本文將分子動力學模擬與理論分析相結(jié)合,探討了體態(tài)材料及微尺度結(jié)構(gòu)熱傳導中的幾個問題.以非平衡態(tài)分子動力學薄膜模型為對象,分析了模擬區(qū)域大小、勢能截斷半徑、邊界條件等參數(shù)對模擬結(jié)果的影響.在此基礎(chǔ)上分別使用非平衡態(tài)、平衡態(tài)分子動力學方法模擬得到了理想氬晶體及含缺陷氬晶體的導熱系數(shù),結(jié)合Callaway理論模型的分析結(jié)果表明,由雜質(zhì)引起的晶格應(yīng)變是含雜質(zhì)晶體導熱系數(shù)下降的主要原因.使用平衡態(tài)分子動力學方法在300~1000 K溫度范圍內(nèi)得到

2、了理想硅晶體及含同位素雜質(zhì)硅晶體的導熱系數(shù).通過與試驗結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn),即使在材料Debye溫度以下,經(jīng)典分子動力學模擬方法仍然適用,目前所用的量子化修正方法并不能提高經(jīng)典分子動力學模擬的準確性.使用非平衡態(tài)分子動力學雙材料薄膜模型分別討論了原子質(zhì)量差異及勢阱常數(shù)差異對聲子界面?zhèn)鬏數(shù)挠绊?對聲學失配微觀修正模型進行了入射角修正,修正后對原子質(zhì)量差異引起的界面能量反射系數(shù)的理論預(yù)測值同分子動力學模擬結(jié)果非常吻合.模擬結(jié)果還表明,當界面上異種

3、材料原子間作用勢勢阱常數(shù)ε<,12>比同種材料原子間的勢阱常數(shù)都小時,界面熱阻同時取決于材料間的聲阻失配程度及ε<,12>的大小,否則界面熱阻將主要取決于聲阻的失配程度.對超晶格薄膜導熱系數(shù)的非平衡態(tài)分子動力學模擬結(jié)果表明,在晶格匹配時,超晶格薄膜的導熱系數(shù)將在某個周期長度處取得最小值,而在晶格失配時,超晶格薄膜的導熱系數(shù)將隨周期長度的增加而單調(diào)上升.本文還采用分子動力學方法初步探討了Kr/Ar超晶格納米線的導熱系數(shù),在Kr/Ar超晶格