基于 ab initio 方法的石墨应变相关热传导性质研究

本文采用第一性原理密度泛函扰动理论，对石墨的热导率进行系统性研究，重点考察支撑其卓越热传导能力的声子及晶格振动性质。研究强调声子频率、寿命及模式分辨贡献在决定石墨热性能中的作用，突出其高声子群速度和长平均自由程，使其在室温下热导率可超过 3000 W/mK。结果与其他二维材料如硅烯（10 W/mK）和 MoS2（83 W/mK）进行比较，凸显石墨在纳米尺度应用中的优势。我们报告了“速度-寿命权衡”（velocity-lifetime trade-off）概念，并利用该概念解释石墨在高拉伸与压缩应变下的热导率几乎不变的优异稳定性，表明其在应变可变或变形环境中具有理想的稳定性，适用于需稳定性的应用场景。该研究将石墨确立为下一代二维通道场效应管道（2D channel FET devices）中热传导的基准材料，并为实际应用中的优化提供了路线图。