部分孔洞石墨烯的热导率与声子性质

本文中，在部分孔洞石墨烯上观察到热导率 $\eta$ 为 18.5%。在本文所研究的所有情况下，热量优先从孔隙区域传递到原晶区域，$\kappa$ 和 $\eta$ 随着原晶区域长度的增加以及孔径大小的减小而增大。为解释结果，应用宏观“R 级联模型”，将导热归因于孔洞石墨烯与原晶石墨烯 $\kappa$ 的不同温度依赖性。根据模型，当由两个区域组成的结构具有匹配的热阻且$\kappa$ 的温度依赖性不匹配时，$\eta$ 达到最大。该模型与分子动力学结果定性一致，表明后者是主要的导热机制，但会显著低估 $\eta$。声子分析进一步揭示了在孔隙周围和孔隙之间出现新的“缺陷”模式，导致声子态密度在 520 $cm^{-1}$ 处出现一个新的显著峰。该研究考虑了诸多关键几何因素，如原晶区域长度、孔径大小、形状、对齐和取向。孔径形状和对齐对 $\eta$ 影响最小，尽管对 $\kappa$ 影响很大。最终，排列好的孔隙比随机分布的缺陷更有效地提高了导热。