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研究的方向简介:

2021-01-05 09:59 作者:tiespuller  | 我要投稿

超离子特性对热导率影响的分子模拟

The Superionicity Effects on Thermal Conductivity from Atomistic Simulations

 

超离子材料(fast ionic material):

一块固体材料,一般由离子键连在一起(陶瓷)。它的特点就是一部分的离子是可以在材料中自由移动,就像金属中的自由电子(经典模型)一样。由于这个特性从而引发很多特殊的现象,这些乱跑的 “自由离子” 会打乱原来的晶体结构,导致导热率下降。而自由离子是带电的可增加材料的导电率。所以超离子材料都有低热导高电导的特性。

形成条件:离子能动得欢肯定有温度的要求,还有晶体结构的要求,温度太低离子动能不能摆脱离子键,这和晶体融化的理论相似。晶体结构要让自由离子的离子键在结构里的一片区域里保持相似,这区域可以是1D, 2D或者3D的,自由离子可以在这个区域里自由移动,其他区域被挡住了。总结起来超离子的结构是一个晶体相,在这个相里才能有机会出现 “自由离子”, 在这个相下温度达到一定就会有离子摆脱一整个区域的离子键束缚。但是这和融化不一样的是超离子材料只一类离子是摆脱了离子键而其他的离子还在离子键的束缚下,就像金属原子和自由电子的结构,只不过这里是自由离子和普通离子。

 

热导率(heat conductivity):

首先本人是学材料,物理不精就不深入介绍热导原理了,在这里就是原子间的能量传递速度,这个和熵啊,热容啊有复杂的关系,就直接套公式了,以后用了再学吧。目前我知道晶体的混乱会导致声子的运动受阻导致热导下降。我在这方面是不足的,要学习热学啊…..

 

分子模拟:

这方面我是用的LAMMPS作为我的模拟软件,这个软件挺好上手的,先建个模型,设定参数,输出数据类型就好了。官网上有许多教程跟着学,大概几天就能写出基础的模型和运行模拟了。 不过这简单是简单但是它默认了许多的选项,有时候不够灵活。以后可能还要学习python 来辅助LAMMPS

 

研究目标

这个研究重点在测量热导率和超离子特性,最好能够搞到的数据是在不同环境系的超离子性和热导,看看超离子和热导的相关性。这是因为上面说的超离子会导致晶体混乱,热导率下降,但这只是其中一种可能性,还有是因为晶体参数随温度提升导致的非谐性导热而造成的导热率下降,简单讲就是这是材料的特性而不是因为超离子特性导致的热导下降。我就是要通过分子模拟这材料得到其热导率和超离子的程度来判断到底那个更符合我的模拟数据然后然后水文章。当然了我对这个非谐性的理解也就是在概念中,也是要继续学习。


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