《低維系統能量反常擴散與熱輸運的研究》是依託揚州大學，由王健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低維系統能量反常擴散與熱輸運的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王健
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著加工技術日益進步，器件逐步走向納米戰端漿尺度，低維體系中微納尺度熱輸運的研究已經成為重要的套用基礎研究課題，同時為人們認識有限體系非平衡統計及輸運規律提供了重要的途徑。申請建議從非平衡統計物理角度，基於連續時間無規行走和非對稱排他過程等微觀統計動力學模型，研究在平衡及遠離平衡情況下低維系統的能量時空關聯分布、能量反常擴散和熱流漲落矩等內容, 揭示低維系統中反常能量擴散與熱導率尺度發散之間的關係，了解傅立葉定律成立的微觀動力學條件，探索微納尺度下熱輸運調控和熱整流效應的微觀動力學機制。研究意義在於建立低維系統中能量與熱量反常擴散與熱傳導機制聯繫，從微觀動力學角度加深低維系統中熱輸運過程的理解，拓展有限系統非平衡統計和輸運一般規律的認識。申請人及其團隊長期從事低維熱輸運方向研究，發表系列相關主流國際刊物論文並被同行較高引用，具有成熟前期工作基礎，擁有完成申請課題條件。
結題摘要
隨著加工技術日益進步，器件逐步走向納米尺度，低維體系中納米尺度講享探熱輸運的研究已經成為重要的套用基礎研究課題。以低維體系中熱擴散與熱輸運之間關係為主要研究內容，進而理解低維繫地盛盛統中熱量反常擴散習危良與熱傳導之間的聯繫，從微觀動力學角度加深低維系統中熱輸運過程的理解。我們選取二維體系為具體研究對象，利用晶格動力學結合分子動力學的方法計算了體系的色散關係，聲子的群速度，聲子的局域化參與度，聲子的壽命等參量，計算表明通過改變微觀結構的連線方式可以有效地改櫻旬棗員變聲子的色散關係、群速度和壽命，進而可以實現通過改變微觀結構對熱導率的調控。通過計算發現淚連戰駝不同的微觀結構及其鍵的連線方式對低維體系的熱傳導有著重要的影響。我們還進一步研究了二維體系中結構中共價鍵修飾對熱導率調控的作用機理。共價鍵修飾對二維體系熱導率的調控作用，發現共價鍵修飾能夠極大的降低二維體系熱導率，共價鍵修飾為在大幅度範圍內調控低維體系熱導率提供了可能的途徑。為更好的理解實際體系的熱輸運和熱擴散的機制，研究了二維FPU模型中的熱擴散行為。我們對計算散時空關聯函式的程式進行顯示卡GPU加速並行，計算效率得到極大地提升，從而有可能使得二維擴散的計算得以成為可能。通過計算發現二維體系中時空擴散行為與一維體系有著顯著的區別：一維體系熱擴散總是呈端棗現超擴散現象，而二維體系隨著溫度的升高熱擴散表現出反常擴散到正常擴散的轉變。這些結果有助於提高對微觀熱調控的理解，對於設計高效率的熱電材料和熱功能新材料具有一定的理論指導意義。
