低维纳米材料热输运性能的分子动力学模拟

目录1绪论11.1低维纳米材料及其优异性能11.2低维纳米材料的热输运性能31.2.1晶格振动和声子41.2.2晶格热导率61.3低维纳米材料的热输运模拟71.3.1热输运模拟方法71.3.2低维纳米材料热输运的MD模拟82MD模拟及热导率计算方法112.1MD模拟基本理论112.1.1初始化122.1.2边界条件132.1.3系综理论152.1.4运动方程的数值积分172.2MD模拟基本流程182.3相互作用势函数192.3.1两体势202.3.2多体势202.3.3机器学习势212.4MD模拟计算热导率方法232.4.1EMD模拟方法232.4.2NEMD模拟方法242.4.3HNEMD模拟方法252.5基于GPU加速的高效MD模拟程序263热输运EMD模拟方法的应用发展273.1EMD模拟计算有限体系热导率的新应用273.1.1模拟方法及设置283.1.2模拟细节293.1.3模拟结果与讨论303.2有限体系下来自EMD和NEMD完全等效的热导率模拟363.2.1模型与理论方法373.2.2势函数训练393.2.3模拟结果与讨论403.3本章小结434晶界、超晶格和具有范德华相互作用复杂结构的传热机理分析444.1石墨烯h-BN异质结构界面的热输运性能444.1.1石墨烯h-BN晶界模型454.1.2NEMD模拟设置及细节464.1.3光谱分解和量子修正484.1.4界面Kapitza热导494.1.5热整流效果524.2石墨烯晶界超晶格相干热输运性能的研究534.2.1晶体相场模型544.2.2模拟方法及细节554.2.3HNEMD方法的验证564.2.4相干和非相干声子输运574.2.5沿着晶界方向的声子相干输运614.3C60封装CNTs热输运性能的研究634.3.1SWCNT和纳米豌豆模型644.3.2MD模拟细节644.3.3NEMD模拟结果664.3.4EMD模拟结果674.3.5HNEMD模拟结果694.3.6EMD模拟中的一种假象714.3.7热导率降低的物理机制734.4本章小结765基于机器学习势研究二维C—N材料的热输运性能785.1机器学习势与模拟方法795.1.1NEP机器学习势795.1.2MD模拟815.2NEP势的训练815.2.1训练集的准备815.2.2势函数训练细节835.3NEP势的评估845.3.1晶格常数检验845.