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专利号: 2017102730479
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非对称内嵌结构纳米薄膜热整流器的设计方法,其特征是包括以下步骤:

 A) 选择材料之间相互匹配的纳米薄膜和非对称内嵌结构,

先分别建立纳米薄膜材料块体的模型、非对称内嵌结构材料块体的模型以及建立两种材料块体模型相互接触的模型,再分别计算纳米薄膜基体材料块体的能量E1、非对称内嵌材料块体的能量E2以及两种材料块体模型相互接触后的块体的能量Et,最后经公式计算出两种材料块体间的结合能Eb,若Eb<0,则表明两种材料相互匹配,若Eb≥0,则重新选择纳米薄膜材料;

纳米薄膜是底面边长为a、高度为b的正四棱柱形状,高度b也是纳米薄膜的厚度;非对称内嵌结构是底面边长为c、顶面边长为d、高度为h的正四棱台形状,0≤d<c,c<a<20c;

将正四棱台形状的非对称内嵌结构嵌入在正四棱柱形状的纳米薄膜中,非对称内嵌结构的高度沿纳米薄膜的厚度方向梯度变化,建立成分子结构初始模型;

B)对分子结构初始模型进行驰豫,对弛豫后的分子结构模型的一端施加热浴,另一端施加冷浴,产生L方向上的热流,得到L方向上的温度梯度值(dT/dx)L及热流值QL;互换热浴和冷浴的位置形成L反方向即R方向上的热流,得到R方向上的温度梯度值(dT/dx)R及热流值QR;

C)根据公式 、 、 计算

出热整流效率η,将热整流效率η与预设的目标热整流效率ηt相比较,若η<ηt,则减小非对称内嵌结构正四棱台的顶面边长,重复步骤B,直至η≥ηt 为止;若η≥ηt,则弛豫后的分子结构模型的结构参数即非对称内嵌结构纳米薄膜热整流器的结构设计参数。

2.根据权利要求1所述的一种非对称内嵌结构纳米薄膜热整流器的设计方法,其特征是:纳米薄膜材料的热导率大于200W/mK,非对称内嵌结构材料的热导率小于10W/mK。

3.根据权利要求1所述的一种非对称内嵌结构纳米薄膜热整流器的设计方法,其特征是:纳米薄膜厚度b方向上为非周期边界,底面边长a是分子结构的重复周期。

4.根据权利要求1所述的一种非对称内嵌结构纳米薄膜热整流器的设计方法,其特征是:步骤B)中,驰豫的温度为300K、压强为0.1GPa、时间为500ps。