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Heat conduction of inhomogeneous solid material: phonon analysis and application to thin films

Heat conduction of inhomogeneous solid material: phonon analysis and application to thin films
非均匀固体材料的热传导:声子分析及其在薄膜中的应用
批准号:
12650203
负责人:
MATSUMOTO Mitsuhiro
金额:
$2.56万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份:
2000
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2000 至 2001

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
我们发展了一种新的晶格振动数值分析技术,以研究固体中振动的寿命和平均自由程,以研究非金属固体的导热系数。这项技术利用小波变换来分析通过分子动力学模拟获得的原子位置的时间序列或空间数据。将原子数据分解成不同的小波层,计算每一层的自相关函数。根据自相关函数的衰减,估算每一级在时间分析情况下的振动寿命,或在空间分析情况下的平均自由程。与通常的傅里叶变换技术相比,该技术具有以下优点:(1)寿命和平均自由程的概念更加清晰,(2)寿命或平均自由程的模式依赖关系更容易估计。我们将这一技术应用于不同温度下的简单面心立方晶体、晶体混合物和非晶态体系,发现估算的导热系数与非平衡分子动力学模拟的直接估算相当吻合。因此,基于小波变换的晶格振动分析方法对于表征具有微纳尺度结构的固体材料的热学性质是非常有用的。
英文摘要
We have developed a novel numerical technique of lattice vibration analysis in order to study the lifetime and the mean free path of vibration in solids for the purpose of investigating thermal conductivity of non-metallic solids. This technique utilizes a wavelet transformation to analyze time-sequential or spatial data of atomic positions obtained with molecular dynamics simulations. The atomic data are decomposed into different wavelet levels, and the autocorrelation function at each level is calculated. From the damping of the autocorrelation functions, the vibration lifetime in case of temporal analysis, or the mean free path in case of spatial analysis is evaluated for each level. In comparison with the usual Fourier transformation technique, the technique developed in this research has advantages that (I) the concepts of 'lifetime' and 'mean free path' are clearer, and (ii) mode-dependence of the lifetime or the mean free path is estimated more easily. We have applied this technique to a simple FCC crystal at various temperatures, crystal mixtures, and amorphous systems, and found that the estimated thermal conductivity is in fair agreement with direct estimation of non-equilibrium molecular dynamics simulations. Thus, we conclude that the lattice vibration analysis with the wavelet transformation technique is useful to characterize the thermal properties of solid materials with micro/nano-scale structure.
期刊论文(8)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
松本充弘: "固体界面での熱抵抗の分子シミュレーション"日本機械学会第13回計算力学講演会講演論文集. 00-17. 387-388 (2001)
Mitsuhiro Matsumoto:“固体界面热阻的分子模拟”日本机械工程师学会第 13 届计算力学会议论文集 00-17(2001)。
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
松本 充弘: "ウェーブレット変換法による固体格子振動の解析"Thermal Science and Engineering. 9・3. 25-35 (2001)
松本光宏:“利用小波变换法分析固体晶格振动”热科学与工程9・3(2001)。
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
松本 充弘: "結晶界面の熱抵抗の分子動力学シミュレーション"日本機械学会論文集. (印刷中). (2002)
Mitsuhiro Matsumoto:“晶体界面热阻的分子动力学模拟”日本机械工程师学会会议记录(2002 年出版)。
DOI: --
发表时间:
期刊:
影响因子: --
作者: []
通讯作者:
共 7 条
    Investigation of quasi two-dimensional fluid phase change and its application to cleansing of laminated plates
    • 批准号:
      15K05826
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    • 资助金额:
      $3.16万
    • 财政年份:
      2015
    • 负责人:
      MATSUMOTO Mitsuhiro
    • 依托单位:
    Modeling of Thermophysical Properties and Heat Transfer for Solids with Nano-scale Structure
    • 批准号:
      19560205
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    • 资助金额:
      $2.83万
    • 财政年份:
      2007
    • 负责人:
      MATSUMOTO Mitsuhiro
    • 依托单位:
    Development of dosage individualization of anti-tumor drugs based on therapeutic drug monitoring and pharmacokinetic-related gene expression
    • 批准号:
      17590131
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    • 资助金额:
      $2.24万
    • 财政年份:
      2005
    • 负责人:
      MATSUMOTO Mitsuhiro
    • 依托单位:
    NANO-SCALE MODELING OF SOLID HEAT CONDUCTION FOR WIDE-GAP SEMICONDUCTOR DEVICES
    • 批准号:
      17560185
    • 项目类别:
      Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    • 资助金额:
      $2.24万
    • 财政年份:
      2005
    • 负责人:
      MATSUMOTO Mitsuhiro
    • 依托单位: