LAMMPS新型纳米隔热材料气相导热系数研究(4)
王娟、 张长瑞、冯坚[3]对 气凝胶薄膜的性能、应用与制备方法进行了阐述。冯晓利, 李志信, 梁新刚[13]通过建立薄膜导热模型系统，并基于傅里叶导热定律采用非平衡分子动力学方案研究了纳米薄膜在垂直于膜平面方向的晶格导热系数，并且可以得到在薄膜平均温度为T = 89.85 K的较高温度区域，厚度为2-10 nm的固体氩薄膜的导热系数表现出明显的“尺寸效应”，即薄膜导热系数显著低于相同温度下的大体积实验值, 并随薄膜厚度增大而增大。当薄膜边界的镜反射率为 p=0.205 时，由声子Boltzm- ann输运方程的近似解所给出的薄膜导热系数与计算机模拟结果相一致。
叶杰诚、申爽等[14] 为研究徽电子器件中薄膜的“超常”传热行为，基于等温线响应理论(LRT)和嵌入原子法(EAM)势函数，采用均质非平衡态分子动力学方法。对铜薄膜的热导率进行了计算机数值模拟，给出了铜薄膜热导率与薄膜厚度及温度之间的关系。
曹炳阳[15] 提出一种计算热导率的非平衡分子动力学(NEMD)方法，通过构造均匀内热源获得抛物线形温度分布，并基于傅里叶导热定律计算热导率，与Muller-Plathe发展的反扰动非平衡分子动力学(RNEMD)方法相比，不仅具有能量动量守恒和收敛性好的优点，还克服了常规NEMD方法中热冷源区域存在局域热力学非平衡的问题，并有模拟系统温差影响小的特点。
陈慧，陈云飞，陈敏华[16]等采用平衡态分子动力学（EMD）模拟方法，计算了填充氩后的（10，10）型和（15，15）型的单壁碳纳米管分别在不同温度下的导热系数，并且研究了它们随温度的变化情况，并将其与相应的空的碳纳米管的导热系数进行比较，分析在相同温度下，充氩对碳纳米管导热系数的影响。
邓蔚, 钱立军[17]等对纳米孔硅质绝热材料进行了讨论。他们分析纳米孔绝热材料的绝热机理，同时，对如何降低绝热材料的热导率进行了论述以及讲述了纳米硅质绝热材料的生产工艺和它的性能。陈玉凤，刘尧, 王培吉[15]分别从热传导理论模型、实验研究、计算机模拟、主要应用领域等方面对微尺度传热学进展进行了概括。
总之，经过国内外许多专家的研究，分子动力学已经有较大的发展，使人们能够从分子、原子的角度去研究物质的各种性质，为人类科技的发展起着重要的作用。
1.4 本文的研究
本课题是对新型纳米隔热材料气相导热率的研究,它主要是通过分子动力学模拟（MD）的方法，利用Lennard-Jones(LJ)作用势，并通过Green-Kubo（G-K）关系式来计算纳米孔隙中气相的导热率。本文所研究的内容主要有以下的方面：
a) 介绍分子动力学的基本原理、基本概念、主要步骤、势函数、数值解法、控温控压的方法等等一些与分子动力学相关的问题。
b) 建立计算大空间中氮气导热率的模型，根据模型利用LAMMPS软件模拟计算大空间中氮气的导热率以及分析模拟过程中分子位置、温度、能量以及自相关函数的变化等等。
c) 建立计算纳米孔隙中氮气导热率的模型，根据该模型并利用LAMMPS软件计算纳米孔隙中氮气的导热率，并与大空间中的氮气导热率进行对比。同时模拟不同温度以及不同压力下纳米孔隙中氮气导热率的变化趋势。
2 分子动力学（MD）基础与模拟的方法
把固相与液相看成是连续的介质从而建立宏观的力学模型，经过长期的发展，它已是十分的完备，并且被广泛用于指导工程设计，同时也促进着工业技术的进步。但是这种方法也有自己的局限性和自己的适用范围。比如在对于像纳米科技的这种研究技术，如果将连续介质用于原子和分子，这将会产生很大的偏差。因此在微尺度下，通过经典力学来解决问题是十分不合适的，所以我们就需要寻找一种全新的研究方法来解决这一新的问题。