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内容大纲
《纳米材料的热输运机理及调控》深入剖析了纳米尺度下,声子、电子等微观载流子在尺寸效应、边界散射和量子限制等因素影响下的复杂输运行为,揭示了简谐与非简谐相互作用、电子-声子耦合效应等机制对热导率的影响。通过第一性原理与玻尔兹曼输运方程等先进方法,结合机器学习与高通量筛选,识别出一系列具有极端热导率表现的纳米材料。具体而言,PbAuGa与CsKNa因其强非简谐效应和“rattlers”原子局域振动展现出超低声子热导率,而Be-Co/Ni等金属间化合物则因高德拜温度与弱电子-声子耦合效应,展示出接近金刚石的超高热导性能。本书还深入探讨了低维铁电材料(如双层氮化硼)中热导率的调控策略,阐述了通过外加电场实现热导率可逆调控的机理,为动态热控制器件的设计提供了新的思路。
本书为从事纳米热输运研究的学者、工程技术人员及相关专业高年级研究生提供了全面的理论支持与方法指导。 -
作者介绍
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目录
第1章 绪论
第2章 纳米尺度热输运理论计算方法
2.1 热导率概念与基础
2.1.1 热导率
2.1.2 声子和电子热导率
2.1.3 扩散与弹道声子输运
2.1.4 声子输运动力学行为
2.2 纳米尺度热导率的理论方法
2.2.1 当前理论方法概述
2.2.2 基于密度泛函理论的第一性原理计算方法
2.2.3 声子玻尔兹曼输运方程
2.2.4 电子玻尔兹曼输运理论
2.2.5 电声耦合热导率计算
2.3 晶格热输运计算软件与程序
第3章 金属晶体热导率研究
3.1 研究背景
3.2 基于反键效应的金属晶体超低晶格热导率
3.2.1 晶体结构
3.2.2 晶体稳定性
3.2.3 计算参数
3.2.4 计算结果
3.2.5 小结
3.3 基于费米表面嵌套的异常电子-声子耦合
3.3.1 晶体结构
3.3.2 计算参数
3.3.3 计算结果
3.3.4 小结
第4章 基于电场的铁电材料热输运可逆调控
4.1 研究背景
4.2 双层氮化硼的声子流体动力学输运
4.2.1 晶体结构与计算参数
4.2.2 计算结果
4.2.3 小结
4.3 黑磷烯热导率各向异性可逆调控
4.3.1 晶体结构
4.3.2 计算参数
4.3.3 晶体稳定性
4.3.4 计算结果
4.3.5 小结
第5章 多尺度热输运模型的前沿展望
5.1 界面热输运模型的挑战与紧迫需求
5.2 人工智能在单尺度方法中的关键作用
5.3 基于深度学习的复杂热输运传输过程优化方法
5.4 多尺度热输运模型中的不确定性量化方法
5.5 声子与其他能量载体的相互作用机制
5.6 结论
第6章 结论
参考文献
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