Si表面间水平碳纳米管束的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟方法研究了Si表面间单壁水平碳纳米管束SWCNT (10,10)的变形和摩擦特性.系统在弛豫平衡后,首先对碳纳米管束施加压力至碳纳米管或Si表面结构破坏.之后在无压力和高压力两种情况下使上表面沿水平方向做剪切运动以研究碳纳米管束的摩擦特性.结果表明,由于碳纳米管的柔韧性,碳纳米管束在加载过程中出现明显变形,但直至3.8 GPa高压下并无结构破坏.系统无压力时SWCNT (10,10)在原地轻微随机滚动,压力为3.8 GPa时,碳纳米管束出现了整体的轻微滑动,同时伴随无规律的轻微滚动, 关键词： 碳纳米管束 摩擦 分子动力学模拟     

碳纳米管束中的正电子理论

采用中性原子叠加模型和有限差分方法(SNA-FD)计算了大范围内不同管径的单壁碳纳米管束中的正电子情况，发现对于单壁碳纳米管束，正电子的主要湮没区域，湮没对象和正电子寿命随碳纳米管管径的不同而发生规律性变化.计算得到管径范围在0.8—1.6nm的碳纳米管束的正电子寿命范围为332—470ps，与实验测得的394ps符合较好.     

单壁碳纳米管力学行为的数字散斑相关法实验研究

通过直接单向拉伸超长单壁碳纳米管束长绳,首次借助高精度数字散斑相关法,并结合显维放大技术,测量了单壁碳纳米管的弹性模量和拉伸强度。试验中观察了单壁碳纳米管束长绳的断裂过程。单壁碳纳米管束长绳通过改进的化学气相沉积技术生成。试验得到单壁碳纳米管的平均杨氏模量为129.0±70.3GPa,平均拉伸强度为1.95±0.56GPa,低于计算值和先前其它文献的试验值。     

扫描隧道显微镜纳米云纹法的实验研究

提出了应用扫描隧道显微镜(STM)纳米云纹法测量面内位移的原理。测量中,把扫描隧道显微镜的探针扫描线作为参考栅,把物质原子晶格栅结构作为试件栅,对这两组栅线干涉形成的云纹进行了纳米级变形测量。对扫描隧道显微镜纳米云纹的形成原理及测量方法进行了详尽的讨论,并运用该方法对高定向裂解石墨(HOPG)的纳米级变形虚应变进行了测量研究,得到了随扫描范围变化的虚应变场,并与理论值进行了比较。     

碳纳米流体强化传热研究

在去离子水中分别添加了单壁、多壁碳纳米管材料,通过配比一定质量的亲水性分散剂,经超声波振荡试制了水基碳纳米流体。测试分析了不同碳纳米管材料质量分数下的纳米流体热导率和动力粘度等重要热物性参数。测试结果表明:碳纳米管粒子能够强化基液工质导热性能,随着其质量分数的增加,水基单壁、多壁碳纳米流体热导率均明显提高;单壁碳纳米流体粘度显著增加,多壁碳纳米流体粘度无明显变化,多壁碳管更适用于纳米流体强化传热。     

纳米云纹法条纹倍增技术研究

提出了一种纳米云纹法的条纹倍增技术，可用于单晶材料纳米级变形测量.在测量中，单晶材料的晶格结构由透射电镜（TEM）采集并记录在感光胶片上作为试件栅，几何光栅作为参考栅.对纳米云纹条纹的形成原理，透射电镜放大倍数与试件栅的频率关系，条纹倍增技术，位移、应变测量方法等进行了详细讨论.该方法不仅能够测量连续力学参量，如应变和位移，而且能够表征纳观非连续参量，如位错、夹杂.     

微孔对单壁纳米碳管储氢性能的影响

用巨正则蒙特卡罗分子模拟方法研究了单壁纳米碳管中的微孔即单壁纳米碳管基本孔-内管腔和管间孔对单壁纳米碳管储氢性能的影响.与低温下氮气吸附实验结果的比较发现单壁纳米碳管的内管腔是吸附的主要位置.分析单壁纳米碳管内管腔中吸附势的叠加和利用效率，发现管径为2nm左右时单壁纳米碳管内管腔的储氢容量最高.当单壁纳米碳管阵列的管间距增加时，单壁纳米碳管的管间孔也会成为有效的氢吸附位. 关键词： Monte Carlo方法 单壁纳米碳管 储氢 微孔     

高质量单壁纳米碳管的CVD法合成及催化剂酸碱性对碳管生长的影响

采用燃烧法制备了Fe/Mo/MgO催化剂,用化学气相沉积法在1000℃下催化裂解甲烷制得了单壁纳米碳管.实验结果表明,550℃下焙烧的催化剂效果最好,适宜的酸碱性应该是催化剂具有较高活性的原因.用扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜、热重分析和拉曼光谱等方法对制备的纳米碳管粗产品进行了表征.结果表明,该产物确为高质量单壁纳米碳管,其形态基本都以束状存在,且单壁纳米碳管直径分布较窄(0.85～1.22nm);对反应气氛的考察表明,CH4/N2=50/300为最佳,该气氛下所制得粗产物中单壁碳管的含量接近40%,经稀盐酸室温处理后,碳管含量可达到75%以上.     

熔盐电解法制备纳米碳管及纳米线

以LiCl、LiCl+SnCl2 等为熔盐电解质 ,采用电解石墨的方法制备了纳米碳管和纳米线 ,并运用TEM、XRD、EDS等分析手段对产物的形貌和结构进行了表征 .结果表明 ,熔盐成分对电解产物的形态和性质有显著影响 .在LiCl熔盐中可得到直径为 75～ 10 0nm的纳米碳管 ;在LiCl+1.0 %SnCl2 熔盐中可生成 β Sn填充的纳米碳管 .XRD测试表明 ,电解制备的 β Sn纳米线经氧化处理后在碳管内可转变为SnO2 ,其晶体结构为四方晶系 ,直径为 2 0～ 5 0nm .电解过程中Li+ 在石墨阴极上反应生成的LiC6化合物对纳米碳结构的形成具有重要作用 .     

数字纳米云纹法的实验研究

提出了一种新的测量物质纳米级变形的云纹方法———数字纳米云纹法,在测量过程中,借助于各种电镜,采用具有周期结构的晶体物质的晶格或一些过渡金属、贵金属材料规则的表面原子重构作为试件栅。该试件栅的节距可达到亚纳米的量级,使得该方法可以在纳观范围内测量物体的面内位移,应变。参考栅采用计算机绘制的正弦型数字栅。详细地论述了该数字栅的制作方法,数字纳米云纹条纹的形成机理,及位移、应变的测量方法,云纹条纹的相移方法和倍增方法。     

催化剂比例对单壁碳纳米管制备的影响

采用电弧放电法以Y/Ni为催化剂制备了单壁碳纳米管 ,研究了不同催化剂比例对制备产物的影响。获得了不同激发波长下 (476 5～ 1 0 6 4nm)单壁碳纳米管的拉曼光谱 ,采用图表法对径向呼吸模的谱峰进行了认定。结果表明 :样品中碳管的直径分布在 1 2～ 1 6nm之间 ,直径在 1 43nm附近的碳管居多。催化剂的比例只是影响碳管的产额 ,对其直径分布的影响很小     

扫描离子束云纹法

提出了一种在微米尺度下测量物体面内位移的新型扫描离子束云纹法。对该方法的测量原理以及变形测量的精度进行了阐述。以平行云纹和转角云纹为典型实验对该方法的测量精度进行了检验。该方法成功地应用于微电子系统结构在去除SiO2牺牲层后的残余变形测量。实验结果证实了该方法的可行性。     

酞菁裂解法多壁碳纳米管的制备、表征和应用

为了探究高温处理酞菁钴对O2 的催化还原作用 ,以酞菁钴作为催化剂的前体 ,通过化学气相沉积的方法 ,在 85 0℃下 ,氩气与氢气混合气流中 ,制备了双层定向碳纳米管 ,纳米管的直径分布在 6 0～ 12 0nm ,长度约为4 0 μm ,在纳米碳管中包裹有直径为 10nm的钴颗粒 .所得产品用透射电子显微镜和扫描电子显微镜进行了观察 ,并用拉曼谱和X射线衍射对样品进行了表征 .通过循环伏安法测量得到纳米碳管对金属颗粒在酸性溶液中的腐蚀具有一定抵抗作用 .认为少量的N对于竹节状碳纳米管的形成和金属对酸的抵抗作用是十分必要的 ,每节中碳壁的弯曲弧度则与N在碳纳米管中含量和N与金属的相互作用有关 .另外 ,碳纳米管较大的电化学活性区域在电化学方面具有潜在的应用价值 .     

单壁碳纳米管束针尖增强近场拉曼光谱探测实验研究

针尖增强近场拉曼光谱术是最近发展起来的光谱技术。金属探针在获得样品纳米局域表面形貌的同时,受激光激发,在针尖附近产生增强电磁场,得到与形貌位置精确对应的针尖增强局域拉曼光谱,形貌和光谱的结合实现了纳米局域的光谱指认。文章建立了一套针尖增强近场拉曼光谱测量装置,并用此装置对电弧法合成的单壁碳纳米管进行了近场拉曼光谱探测。测量了直径为100 nm单壁碳纳米管束的针尖增强拉曼光谱,进一步得到至多3根单壁碳纳米管的近场拉曼光谱,实现了超衍射分辨光谱探测。通过与远场拉曼光谱比较发现,针尖增强近场拉曼光谱的增强因子大于230倍。实验证明,同时具有超衍射空间分辨和拉曼光谱信号增强能力的针尖增强近场拉曼光谱术将是纳米材料和纳米结构表征的一种重要方法。     

AFM制作纳米光栅技术研究

在扫描探针纳米加工技术的基础上,提出了利用原子力显微镜(AFM)来制作高频光栅的新工艺。利用AFM硅制探针,在接触模式下对光盘(聚碳酸酯材料)进行刻划试验。对刻划光栅的工艺参数进行优化,得到了纳米量级光栅。并将刻划所得光栅应用于数字云纹法,与数字参考栅干涉形成微/纳米数字云纹。实验结果表明,该法所制得的光栅可以应用于实际变形的测量。     

具有优异储氢性能的高质量单壁纳米碳管的合成

高纯度单壁纳米碳管的合成是应用研究和实际应用的基础和关键,提出了一种氢等离子电弧方法,在适当的生长促进剂的作用下,能大量制备出高纯度的单壁纳米碳管。选用宏观数量的单壁纳米碳管,进行适当预处理,在室温及约１００ａｔｍ下进行储氢实验,发现该材料的储氢容量可达（４．２－４．７）ｗｔ％,经过５次循环实验,其储氢容量先略有下降,随后便稳定不变,这些初步实验结果表明,单壁纳米碳管是一种很有前途的储氢材料。     

高纯单壁纳米碳管大量制备的新方法和工艺条件

在单壁纳米碳管大量制备方面提出了新方法和工艺条件.反复实验及电子显微镜分析表明,利用该方法和工艺条件,可以获得高产量、高纯度单壁纳米碳管.单根给定长度的含有金属的复合石墨阳极与阴极成一定角度在高温氦电弧中放电数分钟,即可获得1.0g以上含有60%左右的单壁纳米碳管的生成物.这为高纯单壁纳米碳管的规模化生产奠定了基础 关键词： 单壁纳米碳管 电弧放电 透射电子显微镜分析     

高效循环电弧放电法制备大量单壁纳米碳管的研究

介绍一种利用电弧放电法高效率制备大量单壁纳米碳管的新方法.以钨代替传统的石墨棒作为放电阴极，采取循环式往返放电法.同时利用高分辨透射电子显微镜及拉曼光谱对制备的单壁纳米碳管进行了观察、表征.实验证明：以钨为阴极的循环电弧放电法可以初步实现单壁纳米碳管的高效率、大批量生产. 关键词： 单壁纳米碳管 钨电极 拉曼光谱     

高分辨显微镜纳米云纹方法的发展与应用

介绍了近年来发展的纳米云纹法及其新的应用。这些方法是基于原子力显微镜、扫描隧道显微镜和透射电子显微镜的原理提出来的。纳米云纹法能够对物体的微/纳观变形提供定量的分析。详述了这些方法的测量原理和实验技术,并进行了新的应用研究。实验结果论证了这些方法的可行性,并证实了这些方法具有纳米级的位移测量灵敏度。     

纳米云纹法实验研究

结合原子力显微镜技术提出了一种新型纳米云纹方法 ,并应用该方法进行纳米范围的变形。实验中选用原子力显微镜显示屏的扫描线做为参考栅 ,云母和高纯定向石墨的晶格结构做为试件。对纳米云纹形成原理及测量方法进行了详尽讨论。运用该方法对强脉冲激光辐照激光照射之后云母试样的剩余变形进行测量研究。成功的实验结果表明这种方法是可行性的 ,可望在纳米力学行为研究中获得广泛应用。