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简介 来源：中国科学技术大学 发布时间：2025/6/15 8:16:57
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来源：中国科学技术大学 发布时间：2025/6/15 8:16:57 选择字号：小 中 大
中国科大工程科学学院近代力学系吴恒安教授团队朱银波副教授联合热科学和能源工程系马浩特任教授，中国制新基于大规模分子动力学模拟和声子热输运分析，揭示系统揭示了无定形金刚石/石墨混合杂化碳（a-DG）相变规律及反常热导率特性背后的无定闻科
力学和热学交叉研究团队通过大规模分子动力学模拟，观力揭示了从sp2杂化无序多层石墨烯（DMG）到sp3杂化纳米金刚石（ND）的中国制新
图1 a-DG的混合杂化非均质结构
结合机器学习势函数神经演化势（NEP）和均质非平衡态分子动力学模拟（HNEMD），研究团队在a-DG结构中发现了热导率随密度和sp3/sp2变化呈现出“先下降后上升”的反常趋势，显著偏离已有文献中报道的单调变化规律。这一现象不仅突破了无定形碳“密度越高、导热越强”的传统认知，也为更广泛地理解无定形材料相变路径与热力学机制提供了重要的理论依据与新视角。
图2 热导率与密度和sp3/sp2杂化比例的反常依赖关系
a-DG中反常热导率源于其独特的双阶段微观拓扑相变路径（半有序-无序-半有序），该过程重构了声子输运行为并引发中等频率范围内光谱热流贡献的重新分配和声子平均自由程的显著变化。该研究首次揭示了微观结构演变和声子自由程对无定形碳热导率的关键调控作用，为新型无序材料热输运机制的解析提供了重要的科学依据和新的理论理解。
图3反常热导率的微结构依赖和声子振动起源
该研究工作吴恒安教授指导了该工作，近代力学系硕士研究生张忠廷与热科学和能源工程系硕士研究生罗健为共同第一作者，朱银波副教授和马浩特任教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金基础科学中心项目、中国科学院青年创新促进会和国家创新人才计划青年项目等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5007
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