超離子特性對(duì)熱導(dǎo)率影響的分子模擬

The Superionicity Effects on Thermal Conductivity from Atomistic Simulations

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超離子材料（fast ionic material）：

一塊固體材料，一般由離子鍵連在一起（陶瓷）。它的特點(diǎn)就是一部分的離子是可以在材料中自由移動(dòng)，就像金屬中的自由電子（經(jīng)典模型）一樣。由于這個(gè)特性從而引發(fā)很多特殊的現(xiàn)象，這些亂跑的 “自由離子” 會(huì)打亂原來的晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致導(dǎo)熱率下降。而自由離子是帶電的可增加材料的導(dǎo)電率。所以超離子材料都有低熱導(dǎo)高電導(dǎo)的特性。

形成條件：離子能動(dòng)得歡肯定有溫度的要求，還有晶體結(jié)構(gòu)的要求，溫度太低離子動(dòng)能不能擺脫離子鍵，這和晶體融化的理論相似。晶體結(jié)構(gòu)要讓自由離子的離子鍵在結(jié)構(gòu)里的一片區(qū)域里保持相似，這區(qū)域可以是1D, 2D或者3D的，自由離子可以在這個(gè)區(qū)域里自由移動(dòng)，其他區(qū)域被擋住了?？偨Y(jié)起來超離子的結(jié)構(gòu)是一個(gè)晶體相，在這個(gè)相里才能有機(jī)會(huì)出現(xiàn) “自由離子”， 在這個(gè)相下溫度達(dá)到一定就會(huì)有離子擺脫一整個(gè)區(qū)域的離子鍵束縛。但是這和融化不一樣的是超離子材料只一類離子是擺脫了離子鍵而其他的離子還在離子鍵的束縛下，就像金屬原子和自由電子的結(jié)構(gòu)，只不過這里是自由離子和普通離子。

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熱導(dǎo)率（heat conductivity）：

首先本人是學(xué)材料，物理不精就不深入介紹熱導(dǎo)原理了，在這里就是原子間的能量傳遞速度，這個(gè)和熵啊，熱容啊有復(fù)雜的關(guān)系，就直接套公式了，以后用了再學(xué)吧。目前我知道晶體的混亂會(huì)導(dǎo)致聲子的運(yùn)動(dòng)受阻導(dǎo)致熱導(dǎo)下降。我在這方面是不足的，要學(xué)習(xí)熱學(xué)啊…..

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分子模擬：

這方面我是用的LAMMPS作為我的模擬軟件，這個(gè)軟件挺好上手的，先建個(gè)模型，設(shè)定參數(shù)，輸出數(shù)據(jù)類型就好了。官網(wǎng)上有許多教程跟著學(xué)，大概幾天就能寫出基礎(chǔ)的模型和運(yùn)行模擬了。 不過這簡單是簡單但是它默認(rèn)了許多的選項(xiàng)，有時(shí)候不夠靈活。以后可能還要學(xué)習(xí)python 來輔助LAMMPS。

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研究目標(biāo)

這個(gè)研究重點(diǎn)在測(cè)量熱導(dǎo)率和超離子特性，最好能夠搞到的數(shù)據(jù)是在不同環(huán)境系的超離子性和熱導(dǎo)，看看超離子和熱導(dǎo)的相關(guān)性。這是因?yàn)樯厦嬲f的超離子會(huì)導(dǎo)致晶體混亂，熱導(dǎo)率下降，但這只是其中一種可能性，還有是因?yàn)榫w參數(shù)隨溫度提升導(dǎo)致的非諧性導(dǎo)熱而造成的導(dǎo)熱率下降，簡單講就是這是材料的特性而不是因?yàn)槌x子特性導(dǎo)致的熱導(dǎo)下降。我就是要通過分子模擬這材料得到其熱導(dǎo)率和超離子的程度來判斷到底那個(gè)更符合我的模擬數(shù)據(jù)然后…然后水文章。當(dāng)然了我對(duì)這個(gè)非諧性的理解也就是在概念中，也是要繼續(xù)學(xué)習(xí)。