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MS软件gulp模块中文翻译33-晶格性质/导热系数

导热系数

材料中的热传输是一个重要的特性,可以通过热导率来量化。

由于这取决于声子-声子散射过程,计算这种性质的常用方法通常涉及分子动力学模拟。然而,已经提出了许多在晶格动力学框架内工作的近似方案。GULP中实施的方法是AllenFeldman1993)的方法,并描述了所谓扩散器对热导率的贡献。在这里,声子是为超晶胞计算的,通过使用洛伦兹加宽声子态密度,可以根据以下表达式计算热导率κ:

image.png

其中:

V是电池体积

CiT)是模式i在温度T下的热容

Di是模式扩散率。

 

AllenFeldman1993)中给出了该方法的完整方程。需要注意的关键点是,该方法在GULP中实现,仅使用Γ点处的声子,因此需要检查超晶胞的大小是否收敛。此外,最终值将取决于用于态密度的加宽因子,并且在较小程度上取决于洛伦兹加宽的压降容限。由于有限超级单元中的Allen-Feldman方法只捕获对热导率的较高频率贡献,因此正确的方法是只计算截止频率以上的贡献。然后,可以通过许多近似公式更准确地计算由于低于该截止频率的声学分支引起的传播贡献,这些近似公式描述了当状态密度趋于零频率时状态密度的二次性质。

 

LarkinMcGaughey2014)中可以找到将Allen-Feldman方法的GULP实现应用于无序系统热导率计算的例子。非晶硅和非晶二氧化硅的结果与实验数据和分子动力学模拟结果非常一致。


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