摘要
石墨烯具有很高的热导率，缺陷结构会破坏石墨烯的导热性。包括堆垛、掺杂、构造形状缺陷都会对石墨烯的热导率产生无法预知的影响。诸如Singlevacancy、doublevacancy、StoneWales等缺陷，对石墨烯热导率降低的影响已经非常明确。在本文中，我们通过分子动力学模拟构建了带有三种不同缺陷结构(规则缺陷、随机缺陷、分形缺陷)的石墨烯，探究构造缺陷对石墨烯热导率的影响。采用平衡态分子动力学(EMD)模拟得出，随着孔隙率的上升，石墨烯热导率逐渐降低。其中，分形缺陷结构对石墨烯导热性能的影响最为显著。通过声子透射系数表明，缺陷导致声子透射被抑制，声子-缺陷散射增强，热传递阻力增加，从而热导率降低。且不同缺陷类型以及缺陷个数与材料导热性能都密切相关。通过结构调控我们不仅对石墨烯的导热性能有了更全面的认识，同时也对声子热输运机理有了更明确的了解，丰富了多种缺陷类型石墨烯的热输运性能的研究，为机器学习预测热导率提供庞大的数据集和可靠的特征值。 金属卤化物钙钛矿(MHPs)具有强非谐性的软晶格，并且在加热时将经历熵驱动固-固相变。在这里，我们通过几种分子模拟技术研究了钙钛矿结构的多晶型稳定性和相转变。通过分子动力学模拟利用新开发的经验势成功再现三种不同的相转变(γ?β、β?α.、黄相→黑相)。使用加热或退火的MD模拟和非平衡热力学积分(NETI)的自由能计算方法预测γ?β、β?α、黄相→黑相的相转变点分别在275、385和280K。谐波近似(HA)下的晶格动力学(LD)模拟无法预测高温下钙钛矿的正确相位稳定性。包括声子频率和晶格能量的体积依赖性的准谐波近似(QHA)计算正确预测了钙钛矿中的相变。然而，QHA预测的γ?β和β?α转变温度与MD的模拟结果明显不同。通过比较基于LD模拟的QHA方法和基于MD模拟的NETI方法计算的吉布斯自由能，我们发现不同多晶型的自由能差异为3-30meV。尽管基于谐波模型的计算可以提供有价值的信息，但在精确预测MHPs的相变温度时需要将非谐项考虑其中。 在升温或退火的过程中，钙钛矿结构中八面体的倾斜会导致发生结构相变。我们采用平衡态分子动力学模拟方法研究了钙钛矿热导率随结构相变的变化情况。在每一相的研究过程中，钙钛矿的热导率随温度的升高而降低；在相变点附近，同样未观察到不一样的现象，热导率的变化趋势依旧平稳下降。同时，我们还采用了非平衡态分子动力学(NEMD)模拟和第一性原理计算进行辅助验证，结果基本一致。
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