comsol模拟石墨烯（传热、电气、结构力学模拟）

COMSOL Multiphysics 是一款大型的高级数值仿真软件，由瑞典COMSOL 公司开发，广泛应用于各个领域的科学研究以及工程计算，被当今世界科学家称为“第一款真正的任意多物理场直接耦合分析软件”，适用于模拟科学和工程领域的各种物理过程，COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合分析能力实现了任意多物理场的高度精确的数值仿真，在全球领先的数值仿真领域里得到广泛的应用。

COMSOL Multiphysics的显著特点

1.求解多场问题=求解方程组，用户只需选择或者自定义不同专业的偏微分方程进行任意组合便可轻松实现多物理场的直接耦合分析。

2.完全开放的架构，用户可在图形界面中轻松自由定义所需的专业偏微分方程。

3.任意独立函数控制的求解参数，材料属性、边界条件、载荷均支持参数控制。

4.专业的计算模型库，内置各种常用的物理模型，用户可轻松选择并进行必要的修改。

5.内嵌丰富的 CAD 建模工具，用户可直接在软件中进行二维和三维建模。

6.全面的第三方 CAD 导入功能，支持当前主流CAD 软件格式文件的导入。

7.强大的网格剖分能力，支持多种网格剖分，支持移动网格功能。

8.大规模计算能力，具备Linux、Unix 和Windows 系统下64 位处理能力和并行计算功能。

9.丰富的后处理功能，可根据用户的需要进行各种数据、曲线、图片及动画的输出与分析。

10.专业的在线帮助文档，用户可通过软件自带的操作手册轻松掌握软件的操作与应用。

11.多国语言操作界面，易学易用，方便快捷的载荷条件，边界条件、求解参数设置界面。

石墨烯的传热模拟

COMSOL 提供了多种工具来帮助模拟具有极高纵横比的几何及特征。最近，人们利用 COMSOL 对石墨烯“被子”进行了传热模拟，《Nature Communications》杂志的”用于高功率 GaN 晶体管热管理的石墨烯被子“一文介绍了该研究。论文作者使用 COMSOL Multiphysics 证实，可通过引入由薄层石墨烯 （FLG） 制作的额外散热通道，即顶面导热片，来显著提升 AlGaN/GaN 异质结场效应晶体管 （HEFT） 的局部热管理。

COMSOL Multiphysics 的传热接口支持您使用薄层特征特征模拟极高纵横比的组件。这一特征仅求解表面切面处的传热方程，因此免去了在高纵横比层中使用极端细化网络的需求。使用此方法能够极大减少计算时间和内存使用。

薄层特征设定窗口

石墨烯的电气模拟

从 2006 年开始，人们就已经使用 COMSOL 来研究石墨烯的电气特征。在这篇论文中，研究人员使用 COMSOL 来推导石墨烯基复合材料的面内和横向电导率。我们可以很轻松地在 COMSOL Multiphysics 中输入电导率的张量物理量。您仅需提供电导率张量元，它可以是温度或其他任何量的函数。

可以轻松在电流接口电流守恒特征的设定窗口中指定各向异性电导率

石墨烯的结构力学模拟

COMSOL 也可以模拟石墨烯的结构力学应用。在这篇论文中，研究人员计算了石墨烯膜在压力差作用下产生的挠度和应变。可通过电气检测到带结构中的变化，这说明它可用于制造超灵敏压力传感器。结构力学模块的壳接口主要用于薄壁结构中的结构力学分析，因此非常适合此类应用。壳接口使用 Mindlin-Reissner 类公式，即考虑了横向剪切形变。这意味着我们无须对极薄结构进行网格剖分，就可以获得高精度的结果。

壳接口中材料模型的设定窗口