[发明专利]一种金属纳米介孔材料电子热导率的测算方法

摘要

本发明公开了一种金属纳米介孔材料电子热导率的测算方法，(1)将所要检测的金属纳米介孔材料的尺寸、形状及对应该金属块材的已知块材电子平均自由程l0B确定；(2)确定该金属块材的电子自由程l00；(3)在该金属纳米介孔材料内随机选取一个电子；(4)确定当前选取的金属纳米介孔材料电子自由程；(5)计算当前选取的电子完成运动时，所有电子平均自由程l0；(6)输出电子平均自由程l；(7)计算该金属纳米介孔材料的电子热导率k。能对金属纳米介孔材料的电子热导率进行测算，便于在无法直接测量时比较方便的得到纳米介孔材料的电子热导率，有利于后续对金属纳米介孔材料的热传输特性研究。

主权项

一种金属纳米介孔材料电子热导率的测算方法，其特征在于，其具体步骤如下：(1)将所要检测的金属纳米介孔材料的尺寸、形状及对应该金属块材的已知块材电子平均自由程l0B确定；(2)确定该金属块材的电子自由程：块材电子自由程l00由块材电子平均自由程l0B得到，块材电子平均自由程l0B为半球空间内,电子自由程沿传输方向Z的积分平均,相应表达式为：其中θ为电子运动方向与Z轴的夹角，为电子运动方向在XY面的投影与X轴正向的夹角；由于块材电子平均自由程l0B为已知数值，因此可得出块材电子自由程l00的值；(3)在该金属纳米介孔材料内随机选取一个电子，所述电子的位置和运动方向均为随机选取，其速度为费米速度；(4)确定当前选取的金属纳米介孔材料电子自由程：Ⅰ、建立XYZ轴坐标系，设选取的电子为第n个电子，则第n个电子的初始位置随机为(xn0，yn0，zn0)，第n个电子的运动方向随机为(an，bn，cn)，且cn＞0；电子的运动方程为：xn-xn0an=yn-yn0bn=zn-zn0cn;]]>Ⅱ、材料的边界方程为f(x,y,z)＝0；Ⅲ、根据得出该电子的最终位置坐标为(xn1，yn1，zn1)；Ⅳ、由初始位置和最终位置可以算出电子运动的距离l’0n，具体公式为：l′0n=(xn0-xn1)2+(yn0-yn1)2+(zn0-zn1)2]]>Ⅵ、若l’0n＞l00，则第n个电子的自由程l0n取为l00，若否，则第n个电子的自由程l0n取为l’0n；(5)计算当前选取的电子完成运动时，所有电子平均自由程l0：重复步骤(4)得出其余电子的电子自由程，将数据代入公式中l0=1nΣi=1nl0i]]>得到该次电子平均自由程l0；(6)重复步骤(3)～(5)再得出一次电子平均自由程l’0值，前后两次得到的电子平均自由程之间的差值若小于10‑3，则取前后两次得到的电子平均自由程的平均值为输出的电子平均自由程l；若大于10‑3，则重复步骤(3)～(5)继续得出一次电子平均自由程l0值，直至前后两次得到的电子平均自由程之间的差值小于10‑3，取最后两次得到的电子平均自由程的平均值为输出的电子平均自由程l；(7)计算该金属纳米介孔材料的电子热导率k：k=13Cvl]]>式中C‑容积电子比热，ν‑电子费米速度，l‑电子平均自由程；金属纳米介孔材料的电子比热C与金属块材的电子相同；将已知的电子费米速度ν和得出的电子平均自由程l代入上式，最终得出该金属纳米介孔材料的电子热导率k。