碳纳米管接触热特性的分子动力学模拟

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1、乂连謹＾义聋ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩ福损±享恆巧又ＭＡＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—錢ｗ？？？．．碳纳米管接触热特性的分子动力学模拟工程领域集篮电＿壁王墨作者姓名奎僮借指导教师瓷正送＿＿趾教授答辩日期专业学位硕±学位论文碳纳米管接触热特性的分子动力学模拟ＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａ材ｏｎｏｆＴｈｅｒｍａｌＩｎｔｅｒ化ｃｅＰｒｏｐｅｒ行ｅ

2、ｓｏｆＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅ作者姓名：李倩倩专业Ｃ工程领域）；集成电路工程；３１４０９０３５学号指导教师：黄正兴副教授．４．２９完成日期：２０１６夫連巧义乂＃ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中邑经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他

3、己申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均＆在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人慮意承担相关法律责任。学位论文题目：殘Ｌ炯采處辕腺佐統滿方慧作者签名；日期或年／月心日＿一＾＿大连理工大学专业学位硕±学位论文摘要，热流密度急剧上升，如今，电子器件尺寸不断减小；同时电子器件和散热器接触时存在的一些缝隙或孔洞，严重阻碍了热量从电子器件到散热器的传输，使得电子器件和电子设备的工作寿命和工作效率大幅降低。因此，提高电

4、子设备的散热水平成为制约电子行业发展的重要因素。针对上述问题，专家们提出了热界面材料的概念，通过采用将其填充到缝隙中的方式来降低热阻，提高热传输效率。近些年，碳纳米管因为其具有非常高的轴向热导率和良好的柔初性成为备受追捧的热界面材料。若想提高电子器件到散热器之间的传热效，还率，不仅需要界面材料本身具有高的热传导性需要降低电子器件和热界面材料、热界面材料和散热器接触时形成的界面热阻。－本文采用分子动力学方法模拟了碳纳米管－赶和碳纳米管铜的界面热特性。送些特＇性将对未来微电子

5、器件的散热设计提供一定的参考价值。－－在单壁碳纳米管娃和单壁纳米管铜界面热特性的模拟中，主要考虑了温度、界面原子间作用力、碳纳米管管径、热整流效应这四个因素。经过计算，得出了下四个规律：（〇界面热导随着温度升高而増大，产生这种现象的原因是由于温度升高，更多２的声子被激发，促进了热量的传输。后者在５５０Ｋ时出现峰值，Ｗ后略有下降。（）界面热导随着界面原子间作用力的增强而增大，近界面处的原子会随着作用力的增强而振。（动加剧，声子賴合度变好，热传输水平得到提高３）管径的变化对界面热导同

6、样存在很大的影响，增大碳纳米管管径，界面处相互作用的原子数増多，热传输途径变多，界面热导增大。（４）交换冷热端后，界面热导的数值明显发生了变化，在单壁碳纳米？－管，碳纳米管作为热端比作为冷端时界面热导大５．５％２２％珪的模型中；在单壁碳纳米￣管－铜的模型中０％。这说，碳纳米管作为热端比作为冷端时，界面热导大３％１明界面热值上看－，单壁碳纳米管珪受影响更大传输中存在热整流效应，且从数，两者都随着温度升高整流效应影响减弱。－在多壁碳纳米管娃和多壁纳米管－铜界面热特性的模拟中，考虑

7、了温度、管壁数目心义及原子间作用为兰个因素。得到了Ｗ下规律：（０温度依赖性模拟是层碳纳米管管壁为例，所得结论与单壁碳纳米管相同，界面热导随温度的升高而增大，且在相同－－珪的界面热导明显大于碳纳米管铜的界面热导湿度下，碳纳米管。（２）界面热导随管壁数的增大而减小３一。（）作用力依赖性的模拟主要包括两个方面，方面是调整碳原子与娃／铜原子之间的作用力，经过计算发现界面热导随着界面两侧原子间作用力的增大－－Ｉ碳纳米管接触热特性的分子动力学模拟一方面是改变处在不同层的碳原子间的

8、作用力而线性增大，发现界面热导并没有发；另生变化，可见不同层碳原子间的作用力对轴向方向的热传输并没有直接作用。关键词：碳纳米管；分子动为学；界面热导－－１１大连理工大学专业学位硕±学位论文ＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｈｅｒｍａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＣａｒｂｏｎｐＮａｎｏｔｕｂｅＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｃｅｎｔｌｈｅａｔｆｌｕｘｈａｓｒｉ