(n,n)-(2n, 0)碳纳米管异质结的扭转力学特性

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.     

异质结碳纳米管的热整流效率

采用非平衡分子动力学方法, 通过分别控制异质结碳纳米管管径、手性和平均温度的方式研究了异质结碳纳米管的热整流效应. 研究表明, 随着异质结碳纳米管两端几何不对称性的增强, 其热整流效率会随之上升, 而异质结碳纳米管两端的手性的改变和夹角的大小都会对热整流效率产生一定的影响. 热整流效率会随着碳纳米管平均温度的上升而下降. 研究异质结碳纳米管热整流效率对于热二极管、碳纳米散热元器件等潜在应用价值有理论指导作用.     

碳纳米管阵列水渗透性质的研究

碳纳米管阵列组成的碳纳米管分子膜在生物学分子器件等方面有重要应用. 本文利用分子动力学方法计算研究水分子对(11, 11)碳纳米管阵列的渗透过程. 结果发现, 只有当阵列间隙面积大于57.91 Ų时, 水分子才能进入阵列间隙中, 并揭示了碳管内部、阵列间隙内水分子结构随相邻碳管间距变化的演化趋势以及管内外水分子电偶极矩的分布特性.     

烯丙基化碳纳米管改善丙烯酸酯压敏胶的性能

本文利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对多壁碳纳米管(MWNTs)进行修饰使其表面接枝上烯丙基官能团,与丙烯酸酯类单体进行原位聚合,制备了一种耐高温丙烯酸酯压敏胶(PSA)。 通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)表征了MWNTs和丙烯酸酯PSA的结构与性能,探讨了改性MWNTs的质量分数对PSA耐热性能和粘接性能的影响。 结果表明,与未改性的丙烯酸酯PSA相比,当改性MWNTs的质量分数为1.5%时,改性丙烯酸酯PSA的耐热性能和粘接性能最佳,热分解温度从360 ℃提高到了382 ℃,耐热温度从80 ℃提高到了155 ℃,初粘力、持粘力和180°剥离强度分别从2 h和13.66 N/(25 mm)(12号小球)提高到了27 h和17.34 N/(25 mm)(17号小球)。     

无电沉积法AuNPs-MWCNTs的制备及其对黄酮类化合物的电化学催化性能研究

利用多壁碳纳米管具有较低的还原电位,以多壁碳纳米管作为还原剂和负载基底,通过无电沉积法制备了负载纳米金粒子的碳纳米管催化剂。此种材料具有更多的活性位点,避免了纳米金粒子表面保护剂的存在造成其催化活性降低的缺陷,发现其对典型黄酮类化合物-芦丁和黄芩苷具有良好的电化学催化性能和较高的灵敏度,并将其应用于电化学分析检测黄酮类化合物。     

ZnCl2、KOH和HNO3改性MWCNT对苯酚的吸附行为研究

通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、N₂吸附分析仪及Boehm滴定法获得ZnCl₂、KOH和HNO₃化学处理对高纯多壁碳纳米管的结构和表面含氧官能团的影响,通过批处理实验考察吸附条件（吸附时间、初始浓度、温度）对处理前后的碳纳米管吸附苯酚行为的影响,并采用准一级、准二级、Evolich动力学模型和热力学方程拟合其吸附数据,分析其动力学行为、热力学行为和吸附机理。结果表明,虽然ZnCl₂、KOH和HNO₃化学处理法均未对碳纳米管BET比表面积产生显著影响,但会影响其表面化学性质（即,对于ZnCl₂和KOH化学处理降低表面羧基、内酯基含量和增大碱性官能团量,而对于HNO₃化学处理可以增大表面羧基、内酯基含量,而碱性官能团略有增加）;改性处理影响碳纳米管去除苯酚效率：由于ZnCl₂和KOH改性处理降低碳纳米管表面羧基量,故其提高了苯酚去除率,而HNO₃处理则略减小碳纳米管的苯酚去除率,可能是由于碳纳米管结构和表面化学性质共同影响所致;碳纳米管的苯酚去除率均随苯酚溶液初始浓度的增大而减小;高温不利于吸附;热力学研究发现碳纳米管吸附苯酚过程是自发的和放热的,属于物理吸附;动力学研究表明,吸附过程符合准二级动力学方程。通过ZnCl₂和KOH化学处理,可以显著提高碳纳米管对苯酚的吸附性能。     

超长碳纳米管的结构调控与制备：进展与挑战

碳纳米管由于其优异的性能和广泛的应用,在过去近三十年中引起了研究者广泛的研究兴趣。在众多不同类型的碳纳米管中,超长碳纳米管由于具有厘米级甚至分米级以上的宏观长度和相对完美的结构,展示出了优异的力学、电学、热学等多方面的优异性能,在透明显示、微电子产业、超强纤维、航空航天等领域具有广阔的应用前景。超长碳纳米管的结构控制制备是充分开发其优异性能并实现其实际应用的关键。在过去二十多年间,超长碳纳米管的研究取得了重要的进展。但同时,在结构控制与批量制备方面也面临巨大的挑战,还存在许多尚未解决的科学与技术难题,从而限制了其实际应用。本文对超长碳纳米管的生长机理、结构控制、选择性制备以及优异性能方面的进展及其背后的创新思想进行了系统的回顾;与此同时,讨论了超长碳纳米管近年来的研究进展、目前面临的挑战和未来的重点攻关方向。期望本文能为超长碳纳米管的可控合成、批量制备以及未来应用提供更多的启发和借鉴,为早日实现高质量超长碳纳米管的宏量制备和产业化起到一些推动作用。     

Recent progress of computational investigation on anode materials in Li ion batteries

Computations have been widely used to explore new Li ion battery materials because of its remarkable advantages. In this review, we summarize the recent progress on computational investigation on anode materials in Li ion batteries. By introducing the computational studies on Li storage capability in carbon nanotubes, graphene, alloys and oxides, we reveal that computations have successfully addressed many fundamental problems and are powerful tools to understand and design new anode materials for Li ion batteries.     

金属-碳管复合结构的计算力学研究

系统地研究了金属-碳纳米管复合结构的力学行为,考察了单轴压缩载荷作用下填充管的临界屈曲应变对管内金属原子数目的依赖性,分析了管的几何特征,包括管径、管长及手性,对填充管变形与力学行为的影响,并与连续体力学模型的预测进+行了对比分析.本文的研究结果对金属-碳管复合结构的理论研究和工程应用都具有较好的指导意义.     

碳纳米管辐射太赫兹波的理论分析与数值验证

基于简单紧束缚方法理论,利用一维碳纳米管的量子化周期边界条件得到了碳纳米管的电子能级结构关系.并结合已报道的碳纳米管中电子与声子相互作用的实验结果,得到了碳纳米管能够辐射太赫兹波的结论.通过数值结果验证了碳纳米管在外场作用下能够产生太赫兹波,并对数值计算结果中太赫兹波的振荡现象给予合理的解释.其结果为进行碳纳米管产生太赫兹辐射的实验研究提供深入的理论基础. 关键词： 太赫兹波 碳纳米管