Thermal Conductivity——热导率计算工具

Quantify Heat Transport Characteristics of Materials

The equilibrium molecular dynamics method within MedeA’s thermal conductivity module makes it easy to perform routine property estimates on homogeneous non-metallic solids and liquids, while the complementary non-equilibrium method is particularly useful for making quantitative assessments of the effect of interfaces on heat transfer in complex multiphase materials.

MedeA Thermal Conductivity模块能够预测固体体相、液体材料以及纳米结构体系的热导率。MedeA Thermal Conductivity基于分子动力学计算程序LAMMPS，结合了Materials Design科学家在力场、模拟和软件工程方面的专业知识，支持平衡和非平衡两种经典模拟方法，用于探索纯体相，并检查界面效应（即界面热阻）、杂质、同位素纯度和纳米结构对材料系统热导率的影响，为先进产品和组件材料的优化设计提供必要的信息。

功能特点：

• 与MedeA Environment集成，实现参数轻松设置和可视化结果分析

• 使用MedeA强大的流程图界面轻松设置多步计算，流程图可以反复调用、修改、分享

• 使用LAMMPS力场引擎，无论在小规模工作站还是大规模并行集群上都能实现高性能运算

• 支持使用MedeA Forcefields中的任何力场，包含多种有机、无机和金属力场

• 完全集成于MedeA Environment中，自动分析结果，拟合数据

• 使用图表验证计算，并通过方便的MedeA JobServer网页页面查看所有中间结果

• 与MedeA其他建模和计算模块无缝结合

算法特性：

• 在有序体系中，能够提供热导率的晶格贡献：对于常温下的绝缘体和半导体，热导率几乎全部来自于晶格贡献

• 平衡分子动力学（EMD）Green-Kubo方法：

– 需要适中的体系大小

– 模拟的持续时间取决于热导率，更高的热导率需要更长的模拟时间

– 比RNEMD方法更自动化——只需建模、对体系平衡后运行

• 反向非平衡法（RNEMD）：

– 在导热方向上需要拉长的细胞

– 对晶体材料的晶胞长度进行外推

– 探测更高的热导率，这是由更长的声子平均自由程长度引起的，因此需要相应更长的晶胞

– 导热速率需要根据用户自定义进行优化

– 晶胞横截面的影响有时需要检查

所需模块：

• MedeA Environment

• MedeA Forcefield

• MedeA LAMMPS