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本论文研究非对称相互作用势对低维材料热传导性质的影响。近年来,低维材料的热输运性质已经成了人们研究的热点,其中一个主要的目的是检验傅立叶定律在低维材料中是否适用。众所周知,热传导中的傅立叶定律是一个重要的基本规律。它指出材料的热流正比于温度梯度:J=-κ▽T,其中κ是一个有限的常数,称之为热导率。如果热传导行为遵循傅立叶定律,那我们称之为正常热传导;否则称为反常热传导。目前,流体力学方法和模耦合理论等理论分析方法都给出基本一致的预测,即低维情况下动量守恒系统的热导率随系统尺寸发散:一维以幂指数方式发散;二维以对数方式发散。此外,在2000年,Prosen和Campbell也在理论上证明了,对于动量守恒但是内压力不为零的一维系统,它的热导率在热力学极限下是发散的。然而,我们知道内压力不为零的系统代表非对称势,它会使材料产生热胀冷缩效应,而真实材料通常都有热胀冷缩效应并且热传导行为也遵从傅立叶定律,这激发我们去研究非对称相互作用势在低维材料的热传导中所扮演的角色。 本文首先用非平衡态的方法研究了非对称相互作用势下一维材料的热传导规律。我们构造了一个含可调参数r(用来调节非对称度)的非对称相互作用势。通过调节非对称参数,我们发现,在适当的非对称度和一定的温度下,系统表现为正常热传导行为,即它满足傅立叶定律。通过计算系统在非平衡态下的质量密度分布,我们发现非对称势系统有质量密度梯度,而对称势系统没有。我们认为,质量密度梯度为热流提供了额外的散射机制,结合非线性作用导致的声子散射机制,共同导致了正常热传导行为。 在此基础上,本文进一步用平衡态下Green-Kubo公式计算了一维非对称相互作用势晶格的热导率。首先我们让系统演化到平衡态,然后计算了热流自关联函数C(t)/N=/N,其中J(t)是t时刻总热流,N是系统尺寸。我们的计算结果表明,在不同系统尺寸下C(t)/N的曲线都是重合的,并且衰减速度要比幂律C(t)/N~t-1更快,这说明系统有正常热传导行为。因此,平衡态方法与非平衡态方法都证明非对称相互作用势可以导致正常热传导。更进一步,为了区分是非对称度性还是非谐性导致系统正常热传导行为,我们考察了非对称简谐振子系统,结果表明,是非对称度导致了正常热传导行为。同时,本文初步研究了非对称势系统的能量密度涨落时空关联函数。模拟结果显示,非对称势系统的时空关联函数其瑞利峰是高斯波包,与对称系统的瑞利峰定性不同。这也预示了非对称势系统具有正常热传导行为。 最后,本文初步研究了二维非对称势下晶格系统的热传导规律。计算结果显示这些系统也有正常热传导行为。我们在一维和二维非对称势系统中的发现,对于真实材料而言有重要的意义:它意味着真实的低维材料在热力学极限下同样遵从傅立叶热传导定律,和三维材料一样具有尺寸无关的热导率。