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相似文献
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1.
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   

2.
袁剑辉  程玉民 《物理学报》2007,56(8):4810-4816
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  相似文献   

3.
单壁纳米管的弹性性质   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
基于第一性原理计算了一系列单壁碳纳米管(椅型、锯齿型)和氮化硼锯齿型纳米管的杨氏模量.用实际的数值结果显示了杨氏模量与纳米管管径之间的依赖关系.还讨论了各类纳米管卷曲形变能以及平衡基矢长度a随管型的变化. 关键词: 单壁纳米管 平衡基矢长度 杨氏模量 形变能  相似文献   

4.
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.  相似文献   

5.
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   

6.
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.  相似文献   

7.
多壁碳纳米管外壁高温蒸发的分子动力学模拟   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
采用经典分子动力学(MD)方法,使用EDIP(environment-dependent interatomic potential)势描述C纳米管内C原子之间相互作用,对多壁C纳米管由于Stone-Wales缺陷引起外层管高温剥落蒸发现象进行了计算模拟.研究结果表明,高温下多壁C纳米管外层管Stone-Wales缺陷处C原子剧烈振动导致C—C键断裂形成悬键,并逐渐向四周扩散导致外层管剥落蒸发.利用Lindemann指数作为判据,得出多壁C纳米管外层管出现剥落蒸发的温度为2290 K左右,与Huang Jianyu等实验中观测到多壁C纳米管外层管剥落蒸发现象产生的温度2000 ℃基本一致. 关键词: 多壁C纳米管 分子动力学 Stone-Wales缺陷 剥落蒸发  相似文献   

8.
朱亚波  鲍振  蔡存金  杨玉杰 《物理学报》2009,58(11):7833-7837
运用分子动力学方法具体模拟研究单个碳纳米管(CNTs)在加热过程中的结构变化.选择多组不同结构的单壁碳纳米管(SWCNTs)和双壁碳纳米管(DWCNTs)作为研究对象,加热温度从室温开始到4000 K,压强保持为1 atm.结果表明单壁碳管中手性型结构热稳定性最好,其次是扶手椅型和锯齿型,当手性角相同时,直径大的热稳定性更高;对于双壁碳管,研究表明当双壁中至少之一为手性结构时其热稳定好,而内外壁均为锯齿结构的稳定性最差,该结果进一步支持了有关单壁碳管的结论;还从理论上探索了描述结构热稳定性的方式,并在键层 关键词: 单壁碳纳米管 双壁碳纳米管 分子动力学方法 热稳定性能  相似文献   

9.
本文分析了氮化硼纳米管的结构对称性,并对其晶格振动模的对称性进行了分类。计算了单壁氮化硼纳米管的声子色散关系,给出了扶手椅管和锯齿管拉曼和红外活性模的频率随管径的变化规律。  相似文献   

10.
荆宇航  孟庆元 《计算物理》2009,26(2):281-286
采用分子动力学方法,分别模拟完好的和含有缺陷的(7,7)扶手椅型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.为验证结果的可靠性,同时针对(7,7)扶手椅型碳纳米管进行对比计算.结果表明,氮化硼纳米管的压缩失效模式同碳纳米管相同,均表现为管壁的局部屈曲.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   

11.
The effects of nickel coating on the mechanical behaviors of armchair single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and their embedded gold matrix composites under axial tension are investigated using molecular dynamics (MD) simulation method. The results show that the Young's moduli and tensile strength of SWCNTs obviously decrease after nickel coating. For armchair SWCNTs, the decreased ratio of the Young's moduli of SWCNTs with smaller radius is larger than that of SWCNTs with larger radius. A comparison is made between the response to Young's modulus of a composite with parallel embedded nanotube and the response of a composite with vertically embedded nanotube. The results show that the uncoated SWCNT can enhance the Young's modulus of composite under the condition of parallel embedment, but such improvement disappears under the condition of vertical embedment because the interaction between SWCNT and gold matrix is too weak for effective load transfer. However, the nickel-coated SWCNT can indeed significantly improve the composite behavior.  相似文献   

12.
使用分子动力学方法模拟了单壁碳纳米管的拉伸变形行为和泊松比,并从单壁碳纳米管晶胞单元的结构特征角度,系统分析了管径、螺旋性和应变对力学性能的影响.模拟结果显示,单臂性碳纳米管(8,8)-(22,22)和锯齿性碳纳米管(9,0)-(29,0)的拉伸弹性变形可以分别达到35%-38%和20%-27%,拉伸条件下这些碳纳米管的弹性模量随管径的增大从960 GPa下降到750 GPa,并且锯齿性碳纳米管的弹性模量比单臂性碳纳米管的弹性模量要高.通过对三根具有相同直径和不同螺旋性的碳纳米管(9,9),(12,6)和(16,0)分别在拉伸和压缩条件下的模拟发现,随着变形的增大,碳纳米管的泊松比将减小;在相同的拉伸应变下,碳纳米管的泊松比随其螺旋角的减小而减小,而在相同的压缩应变下,碳纳米管的泊松比随其螺旋角的减小而增大.  相似文献   

13.
The total carbo-mer of single-walled carbon nanotubes (C-SWCNTs) are constructed by inserting two sp carbon atoms into each C-C bond in pristine single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). The geometric, mechanical and electronic properties for these novel structures are investigated by self-consistent-field crystal calculations. The calculated zigzag and chiral C-SWCNTs are all small gap semiconductors, whereas the metallic property is still kept in the armchair C-SWCNT. The calculated Young's moduli of C-SWCNTs are smaller than those of SWCNTs. Our calculations show that the zigzag C-SWCNTs have higher mobility than the corresponding SWCNTs. Moreover, the calculated mobility of the C-SWCNTs has a periodic change with the change of the tube diameters.  相似文献   

14.
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.  相似文献   

15.
An ideal single vacancy can be formed by removing one carbon atom from a hexagonal network. The vacancy is one of the most important defect structures in carbon nanotubes (CNTs). Vacancies can affect the mechanical, chemical, and electronic properties of CNTs. We have systematically investigated single vacancies and their related point defects for achiral, single-walled carbon nanotubes (SWNTs) using first-principles calculations. The structures around single vacancies undergo reconstruction without constraint, forming ground-stateor metastable-state structures. The 5-1DB and 3DB point defects can be formed in armchair CNTS, while the 5-1DB-P and 5-1DB-T point defects can be formed in zigzag CNTs. The related point defects can transform into each other under certain conditions. The formation energies of armchair CNTs change smoothly with the tube radius, while in the case of the 3DB defect, as the radius get larger, the formation energies tend towards a constant value.  相似文献   

16.
从能带理论出发,采用电子紧束缚能量色散关系,推导锯齿,扶手椅和手性单壁碳纳米管(SWCNT)的电子能带结构表达式,指出单壁碳纳米管或为金属或为半导体的判据。结果表示:单壁碳纳米管的电子结构与其几何结构密切相关,如扶手椅型单壁碳纳米管是金属性的,而对其它类型的单壁碳纳米管是与碳纳米管的手性指数有关,只有手性指数n和m的差别等于3的倍数时,单壁碳纳米管是金属性的,否则会显出有带隙的半导体特性。这意味着单壁碳纳米管是由特殊的电子传输和光学性质,在纳米电子学领域具有巨大的潜在应用价值。  相似文献   

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