Heat transfer through hydrogenated graphene superlattice nanoribbons: a computational study

2022

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1038/s41598-022-12168-7
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Abstract Optimization of thermal conductivity of nanomaterials enables the fabrication of tailor-made nanodevices for thermoelectric applications. Superlattice nanostructures are correspondingly introduced to minimize the thermal conductivity of nanomaterials. Herein we computationally estimate the effect of total length and superlattice period ( $$l_{p}$$ l p ) on the thermal conductivity of graphene/graphane superlattice nanoribbons using molecular dynamics simulation. The intrinsic thermal conductivity ( $$\kappa_{\infty }$$ κ ∞ ) is demonstrated to be dependent on $$l_{p}$$ l p . The $$\kappa_{\infty }$$ κ ∞ of the superlattice, nanoribbons decreased by approximately 96% and 88% compared to that of pristine graphene and graphane, respectively. By modifying the overall length of the developed structure, we identified the ballistic-diffusive transition regime at 120 nm. Further study of the superlattice periods yielded a minimal thermal conductivity value of 144 W m−1 k−1 at $$l_{p}$$ l p = 3.4 nm. This superlattice characteristic is connected to the phonon coherent length, specifically, the length of the turning point at which the wave-like behavior of phonons starts to dominate the particle-like behavior. Our results highlight a roadmap for thermal conductivity value control via appropriate adjustments of the superlattice period.