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相似文献
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1.
采用分子动力学方法,分别模拟了完好的和含有缺陷的氮化硼纳米管的轴向压缩过程。原子间的相互作用采用Tersoff多体势函数来描述。结果表明,同尺寸的锯齿型氮化硼纳米管的临界轴向压缩强度高于扶手型氮化硼纳米管,这与碳纳米管的研究结果一致。发现纳米管的压缩强度,如临界轴向内力在低温下受温度影响明显,并且和应变率的大小有关。然而,应变率对纳米管的弹性变形没有影响。另外,还发现空位缺陷降低了纳米管的力学性能。与完好的纳米管相比,含有缺陷的纳米管轴向压缩强度对于温度的影响并不敏感。  相似文献   

2.
辛浩  韩强  姚小虎 《物理学报》2008,57(7):4391-4396
采用分子动力学方法,对完善和含缺陷扶手椅型单层碳纳米管进行轴向压缩的数值模拟,对比研究三种不同的温度环境下单、双原子空位缺陷对碳纳米管轴压变形性能的特殊影响.研究结果表明管壁缺陷显著降低了纳米管低温时的承载能力,由于单原子空位缺陷造成的特殊应力集中效应会引发纳米管过早发生局部屈曲,单原子缺陷管的屈曲强度反而小于双原子管的屈曲强度. 关键词: 分子动力学 碳纳米管 屈曲 缺陷  相似文献   

3.
韩典荣  王璐  罗成林  朱兴凤  戴亚飞 《物理学报》2015,64(10):106102-106102
相近直径的锯齿型和扶手椅型碳纳米管可以共轴组合形成5-7碳环交替出现的柱形对称异质结. 本文利用分子动力学方法研究了直径相近且等长锯齿型和扶手椅型碳纳米管形成的(n, n)-(2n, 0)结在扭转过程中的扭矩和轴向应力随扭转角度的变化规律以及应力传递过程. 研究发现, (n, n)-(2n, 0)结扭转应变在达弹性限度内不会产生轴向应力, 该效应对基于碳纳米管扭转特性的纳米振荡器件的设计具有重要意义.  相似文献   

4.
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  相似文献   

5.
采用分子动力学方法分别对管内充以铝原子碳纳米管(CNT)与氮化硼纳米管(BNNT)进行了结构性能研究.优化结果显示:(5, 5) CNT和BNNT内均能形成一束一维铝纳米线(AlNW);(10, 10)管内形成的是多束AlNW,其中(10, 10) CNT内形成的是11束高度轴对称一维AlNW,而(10, 10) BNNT内形成的是5束螺旋结构形状的AlNW.进一步分析表明:CNT内的AlNW具有比BNNT内的AlNW较大的原子分布线密度,但大管径(10, 10)型BNNT内的螺旋状AlNW可以具有比相同管径CNT内纳米线更高的结晶性.通过对其轴向压缩模拟及其能量分析,可以发现AlNW@CNT复合结构的屈曲应变明显大于AlNW@BNNT,且同类型复合结构,屈曲应变随管径增大而减小,故较小管径的AlNW@CNT具有更强轴向抗压能力.能量分析结果表明van der Waals能是维系复合纳米管结构稳定,增大抗压能力的主要原因.  相似文献   

6.
张立波  程锦荣 《计算物理》2007,24(6):740-744
采用巨正则蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管阵列的物理吸附储氢,重点研究压强、纳米管阵列的管径和管间距对单壁氮化硼纳米管阵列物理吸附储氢的影响.计算结果表明,氮化硼纳米管阵列的储氢性能明显优于碳纳米管阵列,在常温和中等压强下的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到和超过美国能源部提出的商业标准.并给出相应的理论解释.  相似文献   

7.
该论文采用Tersoff势的分子动力学方法分析了单壁(5,5)氮化硼、碳化硅、锗纳米管的熔化与轴向拉伸力学特性,讨论了三种纳米管熔化与轴向拉伸力学性能的差异.研究表明:氮化硼管熔化后呈现为网状,碳化硅管为疏松的不规则的团状,锗管呈现为紧密排布的近似球状;相同温度下,碳化硅及氮化硼纳米管的熔点、比热容以及熔化热却均远高于锗管,但系统能量却远低于锗管;三种纳米管中,氮化硼管的抗变形抗能力最大,锗管的抗变形与抗载荷能力最小,而氮化硼、碳化硅管的抗载荷能力相当.  相似文献   

8.
本文以Stone-Wales(SW)缺陷对碳纳米管热导率的影响为研究内容,采用非平衡态分子动力方法,模拟计算存在一个或多个SW缺陷的碳纳米管的轴向温度分布和热导率,并与无缺陷完整碳纳米管进行比较,开展缺陷效应分析,考察了缺陷浓度、碳管长度、碳管手性以及环境温度等因素的影响。模拟结果表明,由于缺陷存在,碳管轴向温度分布在缺陷处产生非线性的间断性跳跃,局部热阻增大。相对完整无缺陷碳管,含有SW缺陷的碳管热导率显著下降;随着缺陷数目的增加,碳管热导率下降的幅度增大。无论是否存在缺陷,锯齿型碳管的热导率通常小于扶手椅型的碳管,而长碳管的热导率通常大于短碳管;相对于锯齿型/长碳管,扶手椅型碳管/短碳管对SW缺陷更为敏感。  相似文献   

9.
采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)研究了单壁氮化硼纳米管(SWBNNTs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)的物理吸附储氢性能,主要对比研究了纳米管的管径、温度和手性对二者物理吸附储氢量的影响. 研究结果表明:在低温下,SWBNNTs的物理吸附储氢性能优于相应的SWCNTs;但是随着温度的升高,二者的物理吸附储氢性能差别越来越小,在常温下,SWBNNTs不具备有比SWCNTs更强的物理吸附储氢性能,而是和相同条件下的SWCNTs相差不大,只是在高压下的物理吸附储氢量稍稍大于SWCNTs,并给出了合理的理论解释 关键词: 巨正则蒙特卡罗方法(GCMC) 单壁氮化硼纳米管(SWBNNTs) 单壁碳纳米管(SWCNTs) 储氢  相似文献   

10.
单壁碳纳米管轴向压缩变形的研究   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
王宇  王秀喜  倪向贵  吴恒安 《物理学报》2003,52(12):3120-3124
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  相似文献   

11.
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.  相似文献   

12.
The effect of boron nitride (BN) doping on electronic properties of armchair double-walled carbon and hetero-nanotubes is studied using ab initio molecular dynamics method. The armchair double-walled hetero-nanotubes are predicted to be semiconductor and their electronic structures depend strongly on the electronic properties of the single-walled carbon nanotube. It is found that electronic structures of BN-doped double-walled hetero-nanotubes are intermediate between those of double-walled boron nitride nanotubes and double-walled carbon and boron nitride hetero-nanotubes. Increasing the amount of doping leads to a stronger intertube interaction and also increases the energy gap.  相似文献   

13.
袁剑辉  袁晓博 《物理学报》2008,57(6):3666-3673
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  相似文献   

14.
In this paper, a Si-doped single-walled carbon nanotube (SWCNT) (7,7) and several perfect armchair SWCNTs are investigated using the classical molecular dynamics simulations method. The inter-atomic short-range interaction is represented by empirical Tersoff bond order potential. The computational results show that the axial Young's modulus of the perfect SWCNTs are in the range of 1.099 ± 0.005 TPa, which is in good agreement with the existing experimental results. From our simulation, the Si-doping decreases the Young's modulus of SWCNT, and with the increased strain levels, the effect of Si-doped layer in enhancing the local stress level increases. The Young's modulus of armchair SWCNTs are weakly affected by tube radius.  相似文献   

15.
The self-consistent charge density functional based tight-binding method is used to calculate the effect of curvature on the structure, average energy of atoms and Young's modulus of armchair single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) under axial strains. We found that as the amount of curvature increases, the average energy of atoms and the Young's modulus decrease and the equilibrium CC distance increases for (7,7) SWCNTs. However, we also found that the average energy of atoms and Young's modulus of (5,5) SWCNTs are weakly affected by increasing the amount of curvature. Our results also show that the average energy of atoms and Young's modulus of smaller diameter armchair nanotubes are smaller than that of the larger diameter ones.  相似文献   

16.
Large-scale molecular dynamic simulations of the axial deformations in single-walled carbon nanotubes have been performed using an O(N) tight-binding method. Our simulations indicate that under large strain, 0 K stress is remarkably sensitive to helicity, and that a zigzag nanotube and an armchair nanotube are the stiffest, respectively, under elongation and compression regimes. Furthermore, the elastic properties of a graphite sheet have been investigated using a simple harmonic potential and an analytic bond-order potential. The results suggest that the unique elastic properties of carbon nanotubes originate from those of a six-membered ring.  相似文献   

17.
We report optical properties of the smallest single-walled carbon nanotubes (SWNTs) with a diameter of only 3 A. These ultrasmall SWNTs are fabricated in the elliptical nanochannels of an AlPO-11 (AEL) single crystal. Polarized and resonant Raman scattering unambiguously revealed that these 0.3 nm SWNTs are of (2,2) armchair symmetry. Interestingly, the (2,2) armchair tube has two metastable ground states corresponding to two slightly different lattice constants in the axial direction: one state is metallic and the other is semiconducting.  相似文献   

18.
曾强  张晨利 《物理学报》2018,67(24):246101-246101
采用分子动力学方法模拟了氮化硼纳米管在轴压和扭转复合荷载作用下的屈曲和后屈曲行为.在各加载比例下,给出了初始线性变形阶段和后屈曲阶段原子间相互作用力的变化,确定了屈曲临界荷载关系.通过对屈曲模态的细致研究,从微观变形机理上分析了纳米管对不同外荷载力学响应的差异.研究结果表明,扶手型和锯齿型纳米管均呈现出非线性的屈曲临界荷载关系,复合加载下的屈曲行为具有强烈的尺寸依赖性.温度升高将导致屈曲临界荷载的下降,且温度的影响随加载比例的变化而变化.无论在简单加载或复合加载中,同尺寸的碳纳米管均比氮化硼纳米管具有更强地抵抗屈曲荷载的能力.  相似文献   

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