铝纳米颗粒的热物性及相变行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米金属铝在粒径为0.8—3.2 nm时的熔点、密度和声子热导率的变化,研究了粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、比热和声子热导率随温度的变化.采用原子嵌入势较好地模拟了纳米金属铝的热物性及相变行为,根据能量-温度曲线和比热容-温度曲线对铝纳米颗粒的相变温度进行了研究,并利用表面能理论、尺寸效应理论对铝纳米颗粒熔点的变化进行了分析.随着纳米粒径的不断增大,铝纳米颗粒的熔点呈递增状态,当粒径在2.2—3.2 nm时,熔点的增幅减缓,但仍处于递增趋势.随着纳米粒径的增大,铝纳米颗粒的密度呈单调递减,热导率则呈线性单调递增,且热导率的变化情况符合声子理论.随着温度的升高,粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、热导率均减小.该模拟从微观原子角度对纳米材料的热物性进行了研究,对设计基于铝纳米颗粒的相变材料具有指导意义.