硅烯纳米结构的力学及热传导性能的分子模拟研究

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1、硕士学位论文硅烯纳米结构的力学及热传导性能的分子模拟研究MOLECULARDYNAMICSSIMULATIONFORMECHANICAL，THERMALTRANSPORTPROPERTIESOFSILICENENANOSTRUCTURES盛显伟哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：O411.3,TN304.1学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文硅烯纳米结构的力学及热传导性能的分子模拟研究硕士研究生：盛显伟导师：孟庆元教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：哈尔滨工业大学答

2、辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：O411.3,TN304.1U.D.C：531DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMOLECULARDYNAMICSSIMULATIONFORMECHANICAL，THERMALTRANSPORTPROPERTIESOFSILICENENANOSTRUCTURESCandidate：ShengXianweiSupervisor：Prof.MengQingyuanAcademicDegr

3、eeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicsAffiliation：HarbinInstituteofTechnologyDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，人们制备出了一种类似石墨烯的材料，即硅烯纳米结构材料。如果这种材料具有比单纯石墨烯更加优越的力学、热学和电学性能，那么它将无疑引领热电材

4、料的相关研究进入一个崭新的阶段。在本文中主要就是研究硅烯纳米结构的力学性能和热传导性能两个问题。首先，采用了分子动力学的模拟方法研究其力学性能。进行单轴拉伸实验，用几种势函数对扶手椅型和锯齿型两种手性的硅烯纳米带的杨氏模量进行计算、比较和分析。然后，主要使用EDIP势函数计算宽度尺寸的变化对两种手性的硅烯纳米带的杨氏模量的影响。同时，也对硅烯纳米带中的键长和键角的变化以及拉伸模拟实验中最后的硅烯纳米带的断裂和滑移现象进行观察和分析，从而得到这种模拟现象的规律和机理。对本文第二个问题的研究，主要采用非平衡态分子动力学

5、对扶手椅型和锯齿型硅烯纳米带的热传导率进行模拟计算，用热传导率公式计算出热传导率，从而讨论其宽度尺寸和手性对硅烯纳米带的热传导率的影响，然后进一步计算硅烯纳米带热传递时的声子态密度（PDOS），用声子态密度图来分析硅烯纳米带受宽度影响的原因。关键词：硅烯；杨氏模量；热传导率；尺寸效应；手性；分子动力学；-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInrecentyears，atypeofnanomaterials,whichareverysimilartothematerialofgraphene,call

6、edassilicenehavebeenemergedintheworld.Ifthistypeofmaterialexhibitsconsiderablysuperiormechanical,thermalandelectricalpropertiesincomparisonwithpuregraphene,itwilldefinitelyleadthethermoelectricmaterialsresearchesuptoanewstage.Inthiswork,twomainresearchprojects

7、,i.e.,themechanicalpropertiesandthermoelectricpropertiesofthesilicenenanostructuresareinvestigated.First,themoleculardynamicssimulationsareemployedtoinvestigatethemechanicalproperties,combinedwithuniaxialtensiletestanddifferentempiricalpotentials,theYoung'smod

8、uliofbotharmchairdirectionsiliceneandzigzagdirectionsilicenenanoribbonsarecalculated,andassociatedcomparativeanalysesaregiven.Then,howtheYoung'smodulisofthetwokindsofsilicenenanori