پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 25 |
| تعداد شماره‌ها | 939 |
| تعداد مقالات | 7,734 |
| تعداد مشاهده مقاله | 12,722,377 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,064,000 |
Thermal rectification in graphene/polyethylene junction: A molecular dynamics study | ||
| Journal of Interfaces, Thin Films, and Low dimensional systems | ||
| دوره 6، شماره 2، فروردین 2023، صفحه 613-619 اصل مقاله (869.21 K) | ||
| نوع مقاله: Original Article | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22051/jitl.2023.43819.1087 | ||
| نویسندگان | ||
| Leila Kiani1؛ Javad Hasanzadeh* 1؛ Farrokh Yousefi2؛ Peyman Azimi Anaraki1 | ||
| 1Department of Physics, Takestan Branch, Islamic Azad University, Takestan, Iran | ||
| 2Department of Physics, University of Zanjan, Zanjan, Iran | ||
| چکیده | ||
| We use nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) simulations to investigate thermal rectification in the graphene/polyethylene junction. An ultra-narrow zigzag graphene is connected to a polyethylene chain with a different number of monomers. We study the dependence of thermal rectification on the sample length (L) and mean temperature (T). Moreover, we calculate the Kapitza thermal resistance at the junction and show that it depends on the temperature gradient bias. The results show that thermal rectification weakly depends on the sample length. On the other hand, mean temperature suppresses thermal rectification and decreases with increasing temperature. Finally, to explore further, we calculate the phonon density of states (DOS) and study their scattering from the junction. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| Thermal Rectification؛ Graphene-Polyethylene؛ Molecular Dynamics؛ Phonon Density of states | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| یکسوسازی گرمایی در اتصال گرافین و پلی اتیلن به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی | ||
| نویسندگان [English] | ||
| لیلا کیانی1؛ جواد حسن زاده1؛ فرخ یوسفی2؛ پیمان عظیمی انارکی1 | ||
| 1دانشکده فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان، تاکستان، ایران | ||
| 2گروه فیزیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران | ||
| چکیده [English] | ||
| ما در این مطالعه, یکسوسازی گرمایی در ساختار گرافین و پلی اتیلن را با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی نمودیم. یگ گرافین با پهنای بسیار کم به یک زنجیره پلی اتیلن با تعداد مونومرهای متفاوت متصل شده است. ما وابستگی یکسوسازی را به طول ساختار و دمای متوسط سیستم را مطالعه نمودیم. همچنین ما مقاومت گرمایی (کاپیتزا) را در محل اتصال محاسبه نمودیم و نشان دادیم که این مقدار وابسته به جهت گرادیان دمایی اعمالی است. نتایج ما نشان میدهد که یکسوسازی وابستگی ضعیفی به طول ساختار دارد در حالی که به دمای متوسط سیستم وابسگی شدیدی دارد. دمای متوسط سیستم باعث کاهش مقدار یکسوسازی شده است. در نهایت ما چگالی حالتهای فونونی را بدست آوردیم و از آن برای توضیح بنیادین وجود یکسوسازی بهره بردیم. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| یکسوسازی گرمایی, گرافین-پلی اتیلن, دینامیک مولکولی, چگالی حالتهای فونونی | ||
| مراجع | ||
|
[1] A.K. Geim, K.S. Novoselov, "The rise of graphene", Nat. Mater. 6 (2007) 183–191.
[2] A.K. Geim, "Graphene: Status and Prospects", Science (80-. ). 324 (2009) 1530–1534.
[3] C. Lee et al, "Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene", Science (80-. ). 321 (2008) 385–388.
[4] L. Razzaghi et al, "Effect of graphene and carbon-nitride nanofillers on the thermal transport properties of polymer nanocomposites: A combined molecular dynamics and finite element study", Phys. Rev. E. 103 (2021) 013310.
[5] R. Shrestha et al, "Dual-mode solid-state thermal rectification", Nat. Commun. 11 (2020) 4346.
[6] F. Yousefi et al, "Thermal conductivity and thermal rectification of nanoporous graphene: A molecular dynamics simulation", Int. J. Heat Mass Transf. 146 (2020) 118884.
[7] X. Yang et al, "Ultrahigh Thermal Rectification in Pillared Graphene Structure with Carbon Nanotube-Graphene Intramolecular Junctions", ACS Appl. Mater. Interfaces. 9 (2017) 29–35.
[8] F. Yousefi et al, "Thermal rectification and interfacial thermal resistance in hybrid pillared-graphene and graphene: a molecular dynamics and continuum approach", Nanotechnology. 31 (2020) 285707.
[9] O. Farzadian et al, "Phonon thermal rectification in hybrid graphene-$\mathrm{C_{3}N}$: a molecular dynamics simulation", Nanotechnology. 31 (2020) 485401.
[10] O. Farzadian et al, "Graphene-carbon nitride interface-geometry effects on thermal rectification: a molecular dynamics simulation", Nanotechnology. 32 (2021) 215403.
[11] L. Kiani et al, "Phonon modes contribution in thermal rectification in graphene-C3B junction: A molecular dynamics study", Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures. 131 (2021) 114724.
[12] A. Saeedi et al, "Thermal rectification of a single-wall carbon nanotube: A molecular dynamics study", Solid State Commun. 179 (2014) 54–58.
[13] M. Romero-Bastida, M. Lindero-Hernández, "Thermal rectification in three-dimensional mass-graded anharmonic oscillator lattices", Phys. Rev. E. 104 (2021) 044135.
[14] A. Tavakoli et al, "Experimental evaluation of thermal rectification in a ballistic nanobeam with asymmetric mass gradient", Sci. Rep. 12 (2022) 7788.
[15] F. Yousefi et al, "Non-equilibrium molecular dynamics study on radial thermal conductivity and thermal rectification of graphene", Mol. Simul. 45 (2019) 646–651.
[16] X.-K. Chen et al, "Thermal Rectification in Asymmetric Graphene/Hexagonal Boron Nitride van der Waals Heterostructures", ACS Appl. Mater. Interfaces. 12 (2020) 15517–15526.
[17] A. Yousefzadi Nobakht et al, "Thermal rectification via asymmetric structural defects in graphene", Carbon N. Y. 132 (2018) 565–572.
[18] X. Cartoixà et al, "Thermal Rectification by Design in Telescopic Si Nanowires", Nano Lett. 15 (2015) 8255–8259.
[19] D.C. Elias et al, "Control of Graphene’s Properties by Reversible Hydrogenation: Evidence for Graphane", Science (80-. ). 323 (2009) 610–613.
[20] A.K. Singh, B.I. Yakobson, "Electronics and Magnetism of Patterned Graphene Nanoroads", Nano Lett. 9 (2009) 1540–1543.
[21] A. Rajabpour et al, "Interface thermal resistance and thermal rectification in hybrid graphene-graphane nanoribbons: A nonequilibrium molecular dynamics study", Appl. Phys. Lett. 99 (2011) 051917.
[22] B. Mortazavi et al, "Nanoporous C3N4, C3N5 and C3N6 nanosheets; novel strong semiconductors with low thermal conductivities and appealing optical/electronic properties", Carbon N. Y. 167 (2020) 40–50.
[23] B. Mortazavi et al, "Machine-learning interatomic potentials enable first-principles multiscale modeling of lattice thermal conductivity in graphene/borophene heterostructures", Mater. Horizons. 7 (2020) 2359–2367.
[24] S. Plimpton, "Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics", J. Comput. Phys. 117 (1995) 1–19.
[25] D.W. Brenner et al, "A second-generation reactive empirical bond order (REBO) potential energy expression for hydrocarbons", J. Phys. Condens. Matter. 14 (2002) 783–802.
[26] T. Schneider, E. Stoll, "Molecular-dynamics study of a three-dimensional one-component model for distortive phase transitions", Phys. Rev. B. 17 (1978) 1302–1322.
[27] W.G. Hoover, "Canonical dynamics: Equilibrium phase-space distributions", Phys. Rev. A. 31 (1985) 1695–1697.
[28] S. Nosé, "A unified formulation of the constant temperature molecular dynamics methods", J. Chem. Phys. 81 (1984) 511–519.
[29] M. Khalkhali et al, "Thermal transport in silicene nanotubes: Effects of length, grain boundary and strain", Int. J. Heat Mass Transf. 134 (2019) 503–510.
[30] H. Budd, J. Vannimenus, "Thermal Boundary Resistance", Phys. Rev. Lett. 26 (1971) 1637–1640.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 390 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 122 |
||