一维、二维和三维碳的热导率
材料科学
2013-10-22 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
由于其独特的化学多功能性，碳原子可以形成一维、二维和三维结构。就热导率而言，碳的同素异形体覆盖范围极广，从无定形碳的极低值到金刚石、碳纳米管和石墨烯的极高值。Schwarzites 是一类三维全共价 sp 键合的碳同素异形体，具有与石墨烯和碳纳米管相同的局部化学环境，但具有负高斯曲率。我们基于 Tersoff 经验势，通过分子动力学模拟计算了 (10,0) 碳纳米管、石墨烯以及两种具有不同曲率的 schwarzites 的热导率。我们发现 schwarzites 的热导率比纳米管和石墨烯小两个数量级。非谐晶格动力学计算解释了产生如此巨大差异的原因，结果显示 schwarzites 中的声子群速度和平均自由程远小于纳米管和石墨烯。其降低的热导率加上可调谐的电子特性表明，schwarzites 可能为具有高效率的全碳热电技术铺平道路。
引用
@article{arxiv.1307.6203,
title = {Thermal conductivity of one-, two- and three-dimensional carbon},
author = {Luiz Felipe C. Pereira and Ivana Savić and Davide Donadio},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.6203},
year = {2013}
}