空位结构缺陷对C纳米管弹性性质的影响

用分子动力学方法对不同空位缺陷的扶手椅型与锯齿型单壁C纳米管杨氏弹性模量进行了计算和分析. 结果表明：扶手椅型（5, 5）, （10,10）和锯齿型（9, 0）, （18, 0） 纳米管在无缺陷时其杨氏模量分别为948,901和804,860 GPa. 随管径的增大,扶手椅型和锯齿型单壁C纳米管弹性模量分别减小和增大,表现出完全不同的变化规律. 随着C纳米管中单点空位缺陷的均匀增加,杨氏模量下降,当缺陷比率增加到一定程度时,杨氏模量下降骤然趋缓,形成一下降平台;双空位缺陷对C纳米管杨氏模量的影响与其分布方向有关;随单点空位缺陷间原子数的增加,在轴向上,杨氏模量下降到某一值小幅波动,而在周向上杨氏模量先下降,然后上升到某一稳定值. 随两单点空位缺陷的空间距离进一步增大,杨氏模量又呈微降趋势. 通过分子间σ键与π键特征及缺陷间近程电子云耦合作用规律与空位缺陷内部5-1DB缺陷的形成特点等理论对上述规律进行了分析. 关键词： 空位缺陷 C纳米管 分子动力学 杨氏模量     

石墨炔管能带和力学性质的第一性原理研究

基于第一性原理计算,这篇文章研究了单壁锯齿型和扶手型石墨炔管的几何结构、电子结构以及杨氏模量.计算表明:石墨炔管是一类具有一定能隙的直接带隙半导体管,其带隙在0.4-1.3eV的能量范围,且随管径的增大而变小.而石墨炔管的杨氏模量在0.44-0.50Tpa区间变化.对于锯齿型石墨炔管,其杨氏模量随着半径的增大而变小而锯齿型石墨炔管的杨氏模量随其半径的增大而增大.     

石墨炔管能带和力学性质的第一性原理研究北大核心CSCD

基于第一性原理计算,研究了单壁锯齿型和扶手型石墨炔管的几何结构、电子结构以及杨氏模量．计算表明：石墨炔管是一类具有一定能隙的直接带隙半导体管,其带隙在0．4～1．3eV的能量范围,且随管径的增大而变小．而石墨炔管的杨氏模量在0．44～0．50Tpa区间变化．对于锯齿型石墨炔管,其杨氏模量随着半径的增大而变小而锯齿型石墨炔管的杨氏模量随其半径的增大而增大．     

单壁碳纳米管弹性性质的羟基接枝效应

用分子动力学方法研究了端口接枝不同数量羟基对扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管弹性模量的影响.结果表明,未接枝的扶手椅型(5, 5),(10,10)管和锯齿型(9, 0),(18, 0)管杨氏模量分别为948,901和804,860GPa.在接枝2—8个羟基情况下,锯齿型单壁碳纳米管拉伸杨氏模量基本不随接枝数量增加发生变化,而扶手椅单壁碳纳米管则不同,接枝状态下的弹性模量比未接枝状态小很多,但接枝一定数量后,其杨氏模量又略增到某一稳定值.分别从接枝后碳纳米管变形电子密度等值线结构、C—C键长和系统结合能变化规律等方面,对单壁碳纳米管弹性模量的接枝效应进行了分析. 关键词： 碳纳米管 羟基 接枝效应 杨氏模量     

C/SiC纳米管异质结电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对扶手椅型(4,4)和(6,6)及锯齿型(8,0)和(10,0)C/SiC纳米管异质结的电子结构进行了研究.结果表明两类异质结结构都表现为半导体特性.扶手椅型纳米管异质结形成了Ⅰ型异质结,电子和空穴都限制在碳纳米管部分.锯齿型纳米管异质结中价带顶主要分布在碳纳米管部分及C/SiC界面处,而导带底均匀分布在整个纳米管异质结上.这两种异质结结构在未来纳米器件中具有潜在的应用价值. 关键词： C/SiC纳米管异质结 第一性原理 电子结构     

单壁碳纳米管杨氏模量的掺杂效应

用分子动力学方法研究了N,O,Si,P,S等5种杂质对扶手椅型(5，5)和锯齿型(9，0)单壁碳纳米管杨氏模量的影响.结果表明：直径为0.678和0.704 nm的扶手椅型(5，5)和锯齿型(9，0)碳纳米管在无掺杂时其杨氏模量分别为948和804 GPa.在掺杂浓度10％以下，碳纳米管的拉伸杨氏模量均随掺杂浓度增加近似呈线性下降规律，下降率以Si掺杂最大，N掺杂最小.对与C同周期的元素掺杂，随原子序数增加碳纳米管的杨氏模量下降率增大；与C不同周期的元素掺杂，碳纳米管的杨氏模量随掺杂浓度增加下降率更大，但 关键词： 碳纳米管 杂质 杨氏模量 分子动力学方法     

锯齿型与扶手椅型碳化硅纳米管光电性质第一性原理研究

本文基于密度泛函理论计算分析了手性参数为(17,0)、(20,0)、(26,0) (10,10)、(12,12)、(15,15)的碳化硅纳米管的能带图,态密度及主要光学性质。结果表明：锯齿型与扶手椅型碳化硅纳米管均具有明显的半导体性质;在相近直径下,扶手椅型碳化硅纳米管带隙宽度要大于锯齿型碳化硅纳米管的带隙宽度;碳化硅纳米管的光吸收峰在100nm~200nm之间,可用于制作紫外线探测器件。     

拉伸形变下BC3纳米管的能带结构

运用紧束缚能带理论,研究拉伸形变下BC₃纳米管的能带结构. 研究表明:随着拉伸和压缩强度的不断增加,BC₃纳米管的导带能级和价带能级逐渐靠近,最终发生能带交叠. 压缩形变下能带的交叠程度可达05 eV,而拉伸形变下只有02 eV. 对于扶手椅型BC₃纳米管,随着拉伸和压缩的不断增加,BC₃纳米管首先由直接半导体转化为间接半导体,进而发生能带的交叠,表现出金属性. 在无形变时,扶手椅型BC₃纳米 关键词： 3纳米管')" href="#">BC₃纳米管 能隙 拉伸形变 半导体     

单壁BC3纳米管晶格动力学研究

基于力常数模型计算了一系列扶手椅型、锯齿型和手性单壁BC₃纳米管的声子色散关系.描述了单壁BC₃纳米管结构的表征方式,比较详细地给出了其结构、对称性和晶格动力学分析.基于数值计算结果,讨论了拉曼活性模和红外活性振动模的频率与管径的关系.由分析结果做出推断,BC₃纳米管的拉曼光谱和红外光谱比单壁碳纳米管更为复杂. 关键词： 3纳米管')" href="#">BC₃纳米管 声子色散关系 晶格动力学     

单壁碳纳米管轴向压缩变形的研究

采用Tersoff-Brenner势函数描述碳纳米管中碳原子间的相互作用，通过分子动力学方法对不同螺旋型的单壁碳纳米管的轴向压缩变形行为进行了研究.研究发现单臂碳纳米管的杨氏模量低于锯齿形碳纳米管，根据微观结构特征的差异对这一结果进行了分析.同时从能量和结构变化两方面对碳纳米管受压失稳进行了分析，揭示出碳纳米管失稳的微观特征. 关键词： 纳米管 分子动力学 杨氏模量 屈曲     

Effects of temperature and vacancy defects on tensile deformation of single-walled carbon nanotubes

This study adopts the Tersoff-Brenner interaction potential function in a series of molecular dynamic (MD) simulations which investigate the mechanical properties under tensile loading of (10,0) zigzag, (8,3) chiral and (6,6) armchair single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) of similar radii. The Young's modulus values of the (10,0), (8,3) and (6,6) nanotubes are determined to be approximately 0.92, 0.95, and 1.03 TPa, respectively. Of these nanotubes, the results reveal that the (6,6) nanotube possesses the best tensile strength and toughness properties under tension. Although it is noted that under small tensions, the mechanical properties such as Young's modulus are essentially insensitive to helicity, under larger plastic deformations, they may be influenced by helicity effects. Finally, the simulations demonstrate that the values of the majority of the considered mechanical properties decrease with increasing temperature and increasing vacancy percentage.     

TiO2纳米管的力学和电子学性质

基于密度泛函理论研究了纤铁矿和锐钛矿型TiO₂纳米管的原子结构、稳定性、Young模量以及电子能带结构.计算结果显示：在纳米管直径较小时,锐钛矿型TiO₂纳米管的稳定性要好于纤铁矿型纳米管,随着管径的增大,纤铁矿型纳米管变得比锐钛矿型纳米管要更稳定.纤铁矿型TiO₂纳米管具有比锐钛矿型纳米管更大的Young模量,力学性能比较优异.另外,通过对电子能带结构的研究发现,手性对TiO₂纳米管的电子结构影响较大,纤铁矿（0,n）型和锐钛矿（n,0）型纳米管为间接带隙半导体,而纤铁矿（n,0）型和锐钛矿（0,n）型纳米管却具有直接带隙. 关键词： 2纳米管')" href="#">TiO₂纳米管 Young模量 间接带隙 直接带隙     

锯齿型单壁碳纳米管的广义层错能计算

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了两种不同半径的锯齿型单壁碳纳米管以及单层石墨的广义层错能曲线。对小位移处广义层错能曲线进行斜率拟合所得切变模量与其它文献值一致。对三条广义层错能曲线的对比可知,锯齿型碳纳米管与单层石墨的广义层错能曲线相近,锯齿型单壁碳纳米管的曲率效应不明显。     

A density-functional-theory-based finite element model to study the mechanical properties of zigzag phosphorene nanotubes

In this paper, the density functional theory calculations are used to obtain the elastic properties of zigzag phosphorene nanotubes. Besides, based on the similarity between phosphorene nanotubes and a space-frame structure, a three-dimensional finite element model is proposed in which the atomic bonds are simulated by beam elements. The results of density functional theory are employed to compute the properties of the beam elements. Finally, using the proposed finite element model, the elastic modulus of the zigzag phosphorene nanotubes is computed. It is shown that phosphorene nanotubes with larger radii have larger Young's modulus. Comparing the results of finite element model with those of density functional theory, it is concluded that the proposed model can predict the elastic modulus of phosphorene nanotubes with a good accuracy.     

Consideration of mechanical properties of single-walled carbon nanotubes under various loading conditions

In this article, mechanical properties of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with various radiuses under tensile, compressive and lateral loads are considered. Stress–strain curve, elastic modulus, tensile, compressive and rotational stiffness, buckling behaviour, and critical axial compressive load and pressure of eight different zigzag and armchair SWCNTs are investigated to figure out the effect of radius and chirality on mechanical properties of nanotubes. Using molecular dynamic simulation (MDS) method, it can be explained that SWCNTs have higher Young’s modulus and tensile stiffness than compressive elastic modulus and compressive stiffness. Critical axial force of zigzag SWCNT is independent from the radius, but that of armchair type rises by increasing of radius, also these two types show different buckling modes.     

Mechanical Properties of Single-Walled （5,5） Carbon Nanotubes with Vacancy Defects

First-principles simulation is used to investigate the structural and mechanical properties of vacancy defective single-walled （5,5） carbon nanotubes. The relations of the defect concentration, distribution and characteristic of defects to Young＇s modulus of nanotubes are quantitatively studied. It is found that each dangling-bond structure （per supercell） decreases Young＇s modulus of nanotube by 6.1% for symmetrical distribution cases. However the concentrative vacancy structure with saturated atoms has less influence on carbon nanotubes. It is suggested that the mechanical properties of carbon nanotubes depend strongly upon the structure and relative position of vacancies in a certain defect concentration.     

基于第一性原理研究单壁碳纳米管的力学性质

用基于第一性原理的Crysta103软件中的Hartree-Fock近似和密度泛函与Hartree-Fock混合近似两种方法计算一系列碳纳米管的杨氏模量,对两种近似方法的计算结果进行比较.Hatree-Fock近似计算的杨氏模量与实验和其它理论结果符合较好;密度泛函和Hartree-Fock混合近似计算的杨氏模量偏小,...