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低维碳纳米材料热输运特性的分子动力学模拟研究的任务书 任务书 任务名称:低维碳纳米材料热输运特性的分子动力学模拟研究 任务目的:对低维碳纳米材料的热输运机制进行深入研究,探究分子结构对热传输性质的影响,为设计和制备高效的纳米加热材料提供理论指导。 研究内容: 1.碳纳米材料的基本结构及其相关物理性质 2.分子动力学模拟方法及其应用于材料研究方面的最新进展 3.采用分子动力学模拟方法对不同形态、不同尺寸、不同结构的低维碳纳米材料的热输运特性进行分析与研究 4.探究热传输性质与材料的结构特征之间的关系 研究任务: 1.查阅文献,了解碳纳米材料的基本结构及其相关物理性质 2.介绍分子动力学模拟方法,并对其应用于材料研究方面的最新进展进行总结 3.对低维碳纳米材料的热传输进行模拟研究,绘制温度场和热流量分布图,探究其热传输机制 4.对于不同形态、不同尺寸、不同结构的低维碳纳米材料,比较其热传输特性的异同,分析其影响因素 5.探究碳纳米材料中的热传输性质与材料的结构特征之间的关系 6.综合分析结果,为设计和制备高效的纳米加热材料提供理论指导 研究方法: 本研究采用分子动力学模拟方法,利用计算机对低维碳纳米材料进行分析,探究其热传输特性。具体方法如下: 1.选择分子模拟软件,建立三维的纳米材料模型 2.对模型进行稳定化和热力学性质的计算,确定仿真所需参数 3.运用分子动力学方法对模型进行模拟,绘制温度场和热流量分布图 4.对不同形态、不同尺寸、不同结构的低维碳纳米材料进行热传输特性分析,比较其异同 5.探究碳纳米材料中的热传输性质与材料的结构特征之间的关系 6.综合分析结果,为设计和制备高效的纳米加热材料提供理论指导 预期成果: 1.研究低维碳纳米材料的热输运特性及其机制,探究材料结构与热传输性质之间的关系 2.整理出低维碳纳米材料的热传输数据,并对比分析其性能异同 3.为设计和制备高效的纳米加热材料提供理论指导,有望在新能源领域和纳米技术研究方面具有一定的应用前景。 参考文献: 1.Kashyap,A.,&Ghosh,S.(2017).Thermalconductivityandheattransferinlow-dimensionalcarbonmaterials.Carbon,111,712-723. 2.Cao,B.Y.,Zhang,Q.,Gong,Q.Y.,Tao,R.Q.,&Su,W.B.(2017).Analysisofheattransportingraphene-nanoflakecompositesusingmoleculardynamicssimulations.JournalofAppliedPhysics,121(16),165104. 3.Li,J.,&Wu,J.(2019).Few-layergrapheneandcarbonnanotubes:Differingthermalproperties.Nanoscaleandmicroscalethermophysicalengineering,23(4),271-285. 4.Xu,J.B.,Zhao,Y.P.,&Shi,G.(2018).Anisotropicthermalconductivityinanunsaturatedgrapheneoxidelaminatedpolyimideaerogel.Carbon,137,132-142. 5.Zhang,W.F.,Li,H.,Ma,Q.,Li,K.,Zhang,W.F.,&Lu,T.J.(2018).Areviewofthethermaltransportinnanostructuredmaterialsbynonequilibriummoleculardynamicssimulation.ChineseJournalofPhysics,56(6),2568-2583.