Ni／Al层合结构热传导性能的非平衡分子动力学研究

摘要

采用非平衡分子动力学方法研究了[111]方向的Ni／A1层合结构的热传导性能．首先模拟了温度为300K下[111]方向Ni／A1层合结构的热传导，通过分析界面处的声子态密度，发现交换热冷浴位置之后，层合结构的热参数基本没有变化，说明热冷浴的位置对结果影响不大．其次讨论了300K下单层的Ni／A1层合结构的尺寸效应，计算结果表明随着系统尺寸的增大，界面热阻值逐渐减小并趋于平缓，并分别讨论了Ni和Al的热导率的尺寸效应；采用外推法计算了无限大系统下Ni和Al的声子热导率以及声子平均自由程，结合Wiedeman-Franz定律计算了Al和Ni的电子热导率，得到了Al和Ni的总热导率，并与实验值进行比较，结果与实验值在同一量级．然后讨论了传导方向为[001]和[110]时层合结构的界面热传导性，并和[111]方向的结果对比，发现界面热阻具有明显的各向异性．最后讨论了双周期层的Ni／Al层合结构的热传导性能，结果表明最靠近热浴的界面温度跳跃值最大，对应的界面热阻值最大，即对层合结构的热传导性能影响最大；与相同长度的单周期层结构对比，发现双周期层结构的热导率明显要小，因此可以通过增加材料的层数来提高隔热效果．