알루미니움기질복합재료는 최근에 성능이 높고 구성요소들의 비용이 낮은것으로 하여 응용전망이 큰 재료이다. 대표적으로 탄화규소수염결정(SiCw)과 같은 나노사기로 강화된 알루미니움기질복합재료(AMCs)는 높은 력학적세기와 높은 열전도도, 낮은 열팽창곁수를 가진다는것이 밝혀졌다.
우리는 Al/SiCw나노복합재료의 력학적 및 열적성질을 연구하기 위하여 초살창모형을 적용하였다.
계산을 위하여 고전분자력학(CMM)과 결합된 제1원리DFT방법을 적용하였다.
2차 및 3차원자간힘상수(IFCs)를 리용하여 포논분산곡선, 원자투영포논DOS, 포논수명, 포논군속도와 같은 포논관련량들을 계산함으로써 살창수송성질들을 고찰하였다.
그림에서 보는것처럼 가상적인 에네르기를 가진 비조화포논방식들은 존재하지 않는데 이것은 6각형 Al-SiC결정이 이전 실험들에서 확증된것처럼 주위조건하에서 열력학적으로 안정하다는것을 보여준다.
과잉크기의 Al-SiC면체안에서 Al원자들의 떨림진동들은 열운반음향 및 저에네르기광학포논들의 강한 산란을 초래할수 있으며 결과적으로 살창열전도도를 낮출수 있다.
κl값들은 각각 약 300nm와 350nm의 MFP에서 포화값을 가진다는것을 알수 있으며 기본열운반포논들은 1~200nm의 범위에서 MFP값을 가진다는것을 알수 있다. 그러므로 30nm보다 작은 크기를 가진 나노구조의 Al-SiC에 대하여 그것의 열전도도는 1.0W m-1K-1이하이다.
연구결과는 잡지 《PHYSICAL REVIEW B 109》에 《Harmonizing mechanical and thermal properties in Al/SiC superlattices: Ab initio machine-learning-potential study》(https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.075426)의 제목으로 출판되였다.
