基于玻尔兹曼输运方程的纳米多孔材料温度依赖热导率研究
材料科学
2016-01-13 v2
摘要
纳米结构材料由于声子-边界相互作用引起的额外散射而表现出低热导率。由于这些相互作用对给定声子模式的平均自由程（MFP）高度敏感，纳米结构中的MFP分布相对于块体可能发生显著畸变。在此，我们利用最近发展的依赖于MFP的玻尔兹曼输运方程，计算了周期性纳米多孔硅在不同温度下的MFP分布。在分析了每个声子分支对纳米多孔硅热输运的相对贡献后，我们发现室温下光学声子对热输运的贡献为18%，而块体硅中为5%。有趣的是，我们观察到纳米多孔材料在200 K < T < 300 K温度范围内热导率保持稳定，我们将其归因于具有长本征MFP的声学声子的弹道输运。这些结果也与最近的实验研究一致，阐明了纳米结构材料中热导率降低的起源，并可能有助于多尺度热输运工程，其中块体材料和几何形状被同时优化。
引用
@article{arxiv.1505.06122,
title = {Temperature-dependent thermal conductivity in nanoporous materials studied by the Boltzmann Transport Equation},
author = {Giuseppe Romano and Keivan Esfarjani and David A. Strubbe and David Broido and Alexie M. Kolpak},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.06122},
year = {2016}
}