周期性结构中声子热输运机理的理论与实验研究

项目名称： 周期性结构中声子热输运机理的理论与实验研究

项目编号： No.51376094

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 能源与动力工程

项目作者： 顾云风

作者单位： 南京林业大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 周期性结构中的热声子流被发现不仅具有常规的粒子扩散模式，一部分低频声子还具有波动传播特性。这一特性为改变材料导热能力和精确的热流控制提供了新的思路。由于热声子的频率分布宽广，周期性结构中的热传导模型必须能够完整描述声子的粒子和波动双重传播模式。基于玻尔兹曼方程建立超晶格的热传导模型,考虑声子-声子散射，边界散射，重点研究界面的影响。利用原子格林函数方法研究阻碍声子粒子传播的界面热阻，定量分析界面粗糙度和非弹性散射的作用。基于超晶格的声子色散关系，使用微扰理论研究周期性界面上的缺陷对声子波动传播的影响。玻尔兹曼方程主要使用蒙特卡洛方法数值求解，并尝试利用弛豫时间近似解析求解。利用3ω方法测量超晶格热导率和界面热阻，并修正数值和理论研究。通过本课题的研究，希望可以通过周期性结构设计以及调整界面状况等方法改变声子传输效率。这一方法如果可行，将在热电材料开发、热量管理等领域具有较大的应用价值。

中文关键词： 超晶格；热传导；声子；相干传播；原子格林函数

英文摘要： It is discovered that the thermal phonon flux in the periodic structure not only has the usual particle transport mode, but also has the wave transport mode for some low frequency phonons. This property leads to a new idea to change the thermal conduction

英文关键词： superlattice；thermal conduction；phonon；coherent transport；atomistic Green’s function method