شبیه سازی دینامیک مولکولی غیرتعادلی معکوس هدایت گرمایی گرافین

گرافین، تک لایه ی دوبعدی از اتم های کربن است که به شکل لانه زنبوری کنار هم قرار گرفته اند. یکی از خواص جالب توجه گرافین، هدایت گرمایی بالای آن می باشد، که تاکنون روش های تئوری و تجربی متفاوتی برای محاسبه ی آن پیشنهاد و به کار گرفته شده است. در این کار هدایت گرمایی نانوروبان های گرافینی به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی غیرتعادلی معکوس محاسبه شده است. برای این منظور نانوروبان های گرافینی با اندازه ها و شکل لبه های زیگزاگ و آرمچیر به کار رفته است. در این روش ابتدا یک شار گرمایی به سیستم تحت بررسی اعمال می شود و سپس اختلاف دمای ایجادشده محاسبه می گردد. برای این کار جعبه ی شبیه سازی که در این جا همان صفحه ی گرافین است، در راستای انتقال حرارت به n بخش مساوی تقسیم شده، که n=0 بخش سرد و n=n/2 بخش گرم می-باشد. ابتدا با یک جابه جایی مولفه های سرعت اتم های بخش سرد و گرم، یک جریان یا شار غیرفیزیکی به صفحه ی گرافین اعمال می شود، درنتیجه ی این کار، شار فیزیکی در جهت مخالف در صفحه ی گرافین جریان می یابد و در اثر این جریان گرمای فیزیکی نیز اختلاف دما در دو طرف صفحه ی گرافین ایجاد می شود. درحالت پایا هدایت گرمایی با داشتن عامل یا همان اختلاف دما و اثر یا همان شار گرمایی محاسبه می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی صفحات گرافینی مختلف، نشان می دهد که مقادیر هدایت گرمایی به نوع صفحات (با شکل-های لبه ی متفاوت) وابسته است که این مقادیر برای صفحات با شکل لبه ی زیگزاگ بیشترین مقدار و برای صفحات آرمچیر دارای کمترین مقدار می باشد. همچنین، با افزایش طول صفحات گرافینی، هدایت گرمایی افزایش می یابد.