Thermal transport characteristics of supported carbon nanotube: Molecular dynamics simulation and theoretical analysis
Thermal transport characteristics of supported carbon nanotube: Molecular dynamics simulation and theoretical analysis
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负载型碳纳米管的热传输特性：分子动力学模拟与理论分析
DOI：
10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120111
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发表时间：
2020-10
影响因子：
5.2
通讯作者：
Zhang Xing
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang Yufeng;Fan Aoran;An Meng;Ma Weigang;Zhang Xing
随着碳纳米管（CNT）基器件的快速发展，衬底支撑CNT的热输运特性亟待研究。在此，我们系统地研究了支撑单壁碳纳米管的热传输性能，包括长度，温度和基板耦合强度的热导率依赖于使用分子动力学（MD）模拟。有趣的是，提出了一个理论模型来描述的长度依赖的热导率的支撑单壁碳纳米管，这与我们的MD结果匹配良好。此外，在负载型碳纳米管中首次发现了导热系数随耦合系数变化的非单调变化现象。通过谱能量密度（SED）、声子输运和应力分布分析，揭示了其内在机理。我们的研究为基于CNT的电子和光子器件的散热性能提供了有价值的见解。
With the rapid development of carbon nanotube (CNT)-based devices, thermal transport characteristics of CNT supported on substrate is to be urgently explored. Herein, we systematically study the thermal transport properties of supported single-wall CNT including length, temperature and substrate coupling strength dependence of thermal conductivity using molecular dynamics (MD) simulation. Interestingly, a theoretical model is proposed to describe the length dependent thermal conductivity of supported SWCNT, which matches well with our MD results. Moreover, the phenomenon of non-monotonic change of thermal conductivity with the variation of coupling coefficient is first discovered in supported CNT. The underlying mechanism is revealed by spectral energy density (SED), phonon transport and stress distribution analysis. Our study provides valuable insights towards the thermal dissipation performance of CNT-based electronic and photonic devices.
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