用分子动力学方法模拟电介质纳米薄膜的导热系数，探讨纳米尺度下电介质（硅）薄膜导热系数的尺寸效应，从分子的尺度研究纳米尺度薄膜导热的物理机制以及载热粒子的平均自由程与薄膜尺度相当时量子效应对热量传输的影响，该研究可为目前无法实验测量的硅纳米薄膜的导热系数提供可靠的数值预报方法，为微硅器件的热分析和热设计提供物性参数。 2100433B

无极分子无极分子的位移极化

加上外电场后，在电场力作用下电介质分子的正负电荷中心不再重合，形成一个电偶极子，它们的等效电偶极矩P的方向都沿着电场的方向。

电介质的两个和外电场强度 相垂直的表面层里，将分别出现正电荷和负电荷。这些电荷不能离开介质，也不能在电介质中自由移动，我们称之为极化电荷。这种在外电场作用下，在电介质中出现极化电荷的现象叫做电介质的极化。

由于无极分子的极化在于正、负电荷中心的相对位移，所以常叫做位移极化。

无极分子有极分子的取向极化

无外电场时，有极分子电偶极矩取向不同，整个介质不带电。

在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩作用，电矩方向转向和外电场方向趋于一致。

有极分子的极化就是等效电偶极子转向外电场的方向，所以叫做取向极化。

一般来说，分子在取向极化的同时还会产生位移极化，但是，对于有极分子电介质来说，在静电场作用下，取向极化的效应比位移极化的效应强得多，所以有极分子的极化机理是取向极化。

上面从分子的结构出发，说明了两类不同的电介质的极化过程，这两类电介质极化的微观过程虽然不同，但宏观的效果却是相同的，都是在电介质的两个相对表面上出现了异号的极化电荷，在电介质内部有沿电场方向的电偶极矩。

无极分子定义

所谓电介质，就是通常所说的由大量电中性的分子组成的绝缘体。

在静电场中平衡时：

1.内部电场强度不为零；

2.电介质表面出现极化电荷。

电介质出现极化电荷的现象，称为电介质极化。

若把电介质放入静电场中，电介质原子中的电子和原子核在电场力的作用下，在原子范围内作微观的相对位移。在外电场中电介质要受到电场的影响，同时也影响外电场。

无极分子分类

电介质可分为无极分子和有极分子。

碳纳米管的热物性是近十年来微纳尺度传热领域的研究热点。本项目以实验为主要研究手段，辅助以分子动力学模拟和Monte Carlo模拟，探讨碳纳米管的本征导热系数、碳纳米管之间的接触热阻。研究结果表明，碳纳米管之间单位面积的接触热导同纳米管的直径成正比。我们认为造成这一现象的原因是：1）石墨c轴方向声子的平均自由程大于100 nm,远大于传统理论的预测值；2）声子在自由表面上的反射,使得声子可能反复多次经过接触点；3）声子的聚焦效应使得这一现象更加明显。为了验证这一假设，我们对石墨c轴方向声子的平均自由程进行了进一步的分子动力学和实验研究。我们的结果表明，室温下石墨c轴声子的平均自由程在200 nm左右，比传统理论预测值大1个数量级。这些研究成果对于重新认识声子在界面的输运机理具有重要价值。共发表SCI论文8篇,其中 Physical Review Letters(IF 7.521)1 篇、Nanoscale(IF 7.394)2 篇、Applied Physics Letters (IF 3.302) 2 篇、Journal of Applied Physics(IF 2.183)2 篇、Measurement Science and Technology(IF 1.433)1 篇。到目前为止,这 8 篇文章 SCI 引用 共计 38 次。 2100433B