石墨烯中热波传递的分子动力学研究  

作　　者：姚文俊[1] 曹炳阳[1] 

机构地区：[1]清华大学航天航空学院,热科学与动力工程教育部呕点实验室,北京100084

出　　处：《科学通报》2014年第25期2528-2536,共9页Chinese Science Bulletin

基　　金：国家自然科学基金(51322603,51136001,51356001,51321002);新世纪优秀人才支持计划;清华大学自主科研计划;]清华信息科学与技术国家实验室课题资助

摘　　要：采用非平衡分子动力学模拟方法,通过向扶手椅型和锯齿型单层石墨烯施加持续时间为1 ps的局部热脉冲,研究了其瞬态导热规律和特性.模拟结果表明,热脉冲在石墨烯中激发出两道以不同速度传递的波,一道波具有宏观动量,传播速度等于声速,是系统受热膨胀形成的声波(第一声);另一道波无宏观动量,传播速度约为声速的1/3,是晶格无规则振动形成的热波(第二声).热脉冲激发的声波是纵波,能量传递只有纵向分量,而热脉冲激发的热波是由面内横向晶格振动形成,只有横向能量分量.热量传递表现出的各向异性说明,在热脉冲传递过程中系统处于非平衡状态.另外,统计得到热脉冲能量传递距离与时间的关系约为2 1.80????t,说明热脉冲能量在石墨烯中是以弹道-扩散的方式传递的,弹道输运越强,热波现象越显著.热波波峰区域的能量传递为弹道输运,而在高温扩散区和热波衰减部分的能量传递则为扩散输运.

关 键 词：石墨烯 热波 弹道-扩散输运 分子动力学模拟 

分 类 号：O561[理学—原子与分子物理]