热电材料β-Cu2-xSe热传导性能模拟研究

“声子液体”热电材料β-Cu2-xSe具有优异的热电转换效率,采用分子动力学模拟的方法研究其热传导性能,分析了类“液态”离子的扩散能力和材料导热性能的相关性,并探究了材料加工处理手段(掺杂和空位)对材料热传导性能的影响。结果表明:类“液态”离子扩散能力和导热系数存在极强的相关性,β-Cu2-xSe中Cu^+移动能力的增强会增加晶格的非简谐振动,从而强化了声子散射,导致材料导热系数的降低。掺杂和空位对“声子液体”热传导性能有不同的影响:材料内部存在空位时,Cu^+倾向于在晶格缺陷中移动,降低了与Se构成的固定亚晶格碰撞概率,造成声学支声子频率的下降,有效地降低了导热系数,提高了材料的热电转换效率;相比空位,掺杂对导热系数的影响不明显。

模拟聚乙烯块体相变和导热的粗粒化模型和势场建立

建立适用于介观尺度聚乙烯块体相变和导热分子模拟的粗粒化模型及势场,并对其进行验证。基于全原子分子动力学模拟结果,采用多态-迭代玻尔兹曼变换法进行粗粒化分子动力学模拟来获得粗粒化势场。结果表明:粗粒化势场采用函数形式的势能描述,易于使用;对比全原子模拟结果,粗粒化势场能够较准确地模拟聚乙烯块体的静态结构性质;聚乙烯块体在300 K和500 K下密度的模拟值与实验值误差小于3%,玻璃化转变温度和熔化温度的模拟值与实验值相符较好;单链聚乙烯导热系数的粗粒化势场模拟值与全原子模拟值较一致,无序聚乙烯块体导热系数的模拟值与实验值吻合较好。研究结果为介观尺度聚乙烯的导热研究提供了一种更高效的模拟方法。