“¿Las dislocaciones disminuyen la conductividad térmica entre nanopartículas?”

MORA BARZAGA, GERAUDYS; BRINGA, EDUARDO M.; MIRANDA, ENRIQUE N.

Taller; XVIII Taller Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada,; 2021

Las dislocaciones son defectos de línea en un material cristalino, e introducen desorden. Debido a esto, generalmente se considera que las dislocaciones degradan la conductividad térmica. Utilizando simulaciones de dinámica molecular de no equilibrio, estudiamos la conductividad debida a fonones, a través de dos nanopartículas monocristalinas del mismo tamaño, considerando una región de contacto entre las nanopartículas con y sin dislocaciones, para diferentes radios de nanopartículas $R$. Encontramos que la conductividad térmica aumenta cuando hay dislocaciones, a diferencia de lo que se suele suponer. Esto se debe a que las dislocaciones juegan un papel en el aumento del radio de contacto ($ a_c $), lo que facilita la conductividad. El diámetro de los contactos sin dislocaciones puede ser bien descrito por un modelo microscópico que considera la competencia entre energía elástica y energía de superficie en el contacto. Por otro lado, las dislocaciones aumentan el radio de contacto. Cuando se tiene en cuenta el efecto del área de contacto, considerando la conductividad versus ($ a_c / R $), los sistemas sin dislocaciones tienen valores de conductividad más altos como era esperado.La resistencia de contacto en la interfaz aumenta linealmente con el radio de contacto de las nanopartículas, lo que conlleva a una disminución neta en la conductividad efectiva a medida que aumenta el tamaño de las nanopartículas [1]. Un modelo basado en el radio de contacto entre dos nanopartículas, nos permite explicar razonablemente los resultados numéricos obtenidos para la conductividad térmica de sistemas con dislocaciones y sin dislocaciones por separado, bien descrita por una dependencia $ a_c / R $, Mientras que un modelo basado en la tasa de dispersión de fonones en el núcleo de las dislocaciones ($ 1/au_{DC} $) permite unificar y explicar las diferencias entre ambos tipos de sistemas estudiados.