用分子动力学方法研究超常条件下的导热系数和导热过程

采用非平衡分子动力学方法模拟了厚度为2至10纳米的氩晶体薄膜的导热系数，求解了氩晶体薄膜声子输运的波尔兹曼方程，预报了薄膜的导热系数。采用德拜模型对模拟得到的局域温度进行了量子修正。结果表明薄膜法向导热系数显著低于大体积时的值，且随厚度的减小而降低，同时，发现该尺度效应存在对温度的依赖性，在高于德拜温度的动力论区，十纳米厚薄膜的导热系数比大体积实验值小数倍，在德拜温度以下的低温区可小二至三个数量级。用各向异性的非平衡分子动力学方法探索了单晶硅纳米薄膜的导热系数，同样发现尺度效应。用蒙特卡洛方法模拟了氩的热力学参数和气液界面的相变特性。揭示了相变区定容比热的奇异特性。成果有望用于微器件的热设计。