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相似文献
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1.
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   

2.
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   

3.
采用分子动力学方法,模拟了不同加载速度、不同温度下单晶ZnO、TiO_2纳米线的拉伸破坏过程.通过模拟结果,对比、分析了两种单晶金属氧化物纳米线拉伸力学特性的差异.研究表明,1)ZnO纳米线的断裂机制为:表面微裂纹-微孔-微裂纹与微孔贯穿-断裂,而TiO_2纳米线的断裂机制为:局部屈服-颈缩-断裂;2)TiO_2纳米线的承载能力优于ZnO纳米线,而承受变形的能力劣于ZnO纳米线;3)温度较低的情况下,纳米线的抗拉性能较好;加载速度越高,纳米线的抗载性能越好,而抗变形能力越差.  相似文献   

4.
采用经典分子动力学方法模拟一定直径[111]晶向的硅纳米线填充不同扶手椅型单壁碳纳米管复合结构的加热过程, 通过可视化和能量分析的方法判断复合结构中硅纳米线和碳纳米管的热稳定性. 通过讨论碳纳米管的空间限制作用和分子间相互作用力的关系, 对碳纳米管和硅纳米线的热稳定性变化进行初步解释. 研究发现碳纳米管中硅纳米线的热稳定性和碳纳米管的直径关系密切: 当管径较小时, 硅纳米线的热稳定性有所提高, 当管径增大到一定大小时, 硅纳米线的热稳定性会突然显著地下降, 直到硅纳米线与管壁不存在分子间相互作用力, 硅纳米线的热稳定性才会恢复. 而硅纳米线填充到碳纳米管中对碳纳米管的热稳定性有着明显的降低作用.  相似文献   

5.
利用分子动力学方法研究了碳纳米管表面硅颗粒的结构和热稳定性.发现随着温度的增加,碳纳米管表面硅颗粒结构发生了由笼状结构到帐篷状结构的变化.碳管表面的硅颗粒在熔点附近或更高的温度下,结构变得无序,并沿着碳纳米管轴向方向伸长.此外,通过对比分析碳纳米管表面硅颗粒与自由条件下硅颗粒Lindemann指数的变化,发现碳纳米管表面的硅纳米颗粒熔点要低于自由条件下硅纳米颗粒的熔点.  相似文献   

6.
本文中使用了基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,构建了手性指数(n,m)为(6,6),(10,10)硅纳米管管以及二者嵌套的双壁管结构并计算其能带结构、电子态密度以及光学反射谱与吸收谱。计算结果表明(6,6),(10,10)管表现出明显的半导体性,是直接带隙半导体。而双壁管相比于单臂本征硅纳米管其导带底与价带顶接触几乎发生交叠,表现出了轻微的金属性,其管内电子非局域性增强,导电能力提高。手性系数为(6,6)的硅纳米管对红外光、可见光以及紫外光都具有吸收能力。(10,10)管对于紫外光的吸收能力更加优秀但是对红外光的吸收能力减弱。(6,6)&(10,10)双壁管无论是吸收谱还是反射谱都最窄并出现了单峰。故可推测双壁管可作为检测一类特定范围波长的探测器的材料。  相似文献   

7.
在低维材料体系中寻找半金属,对实现纳米自旋电子器件具有重要的研究意义.基于第一性原理密度泛函理论计算方法,研究了AB堆栈的双层硅烯结构及其自旋极化的电子结构间的映射关系,发现其导带底和价带顶都具有负的变形势.基于此,我们预测硅烯双层在弯曲应力作用下,原本简并的空间自旋分布对称性打破,其自旋简并的电子态会出现自旋劈裂,因此双层硅烯纳米管会出现我们预期的半金属性.计算结果表明,AB堆栈结构的硅烯双层纳米管(55, 0)出现了半金属态,并且具有较好的磁稳定性.该结果对低维材料体系实现半金属性提供理论借鉴.  相似文献   

8.
唐元洪  裴立宅  陈扬文  郭池 《物理》2006,35(06):466-468
文章作者的研究小组在世界上首次合成自组生长的硅纳米管(SiNTs)后,对它的稳定性研究又获得进展.采用5wt%的HF酸对自组生长的硅纳米管的稳定性进行了研究,研究表明HF酸可以去除硅纳米管的氧化物外层,只剩下晶体硅纳米管,说明所得到的硅纳米管是一种稳定结构,因而使其应用研究开发成为可能.研究表明,硅纳米管的稳定性与其生长形成过程密切相关.  相似文献   

9.
P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
余志强  张昌华  郎建勋 《物理学报》2014,63(6):67102-067102
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了P掺杂对单壁扶手型硅纳米管电子结构和光学性质的影响.结果表明:经过P掺杂,单壁扶手型硅纳米管的能带结构从间接带隙变为直接带隙,其价带顶主要由Si-3p态电子构成,导带底主要由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同决定;同时通过P掺杂,使单壁扶手型硅纳米管的禁带宽度变窄,导电性增强,吸收光谱产生红移.研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础.  相似文献   

10.
彭德锋  江五贵  彭川 《物理学报》2012,61(14):146102-146102
采用拉伸分子动力学方法研究了单壁碳纳米管(8, 8)在室温下从硅基板上被剥离的过程.当碳纳米管(CNT)在硅基底上被剥离时, 剥离距离和理想弹簧所测平均剥离力之间呈现一定规律的关系曲线,并出现了较大的正、负峰值. 比较了不同剥离速度下的平均剥离力,并拟合了其峰值与速度的关系. 拉伸分子动力学模拟结果显示,所需剥离力的最大值与速度之间呈现一定的线性关系, 模拟结果同生物物理学上类似的剥离实验结果符合较好,但相比于高分子, CNT和硅(Si)组成的界面吸附性能更强.讨论了碳纳米管长度、 半径及缺陷对剥离过程的影响,研究表明:所需最大的剥离力与CNT的长度无关, 但随CNT半径的增加,需要的最大剥离力线性增加; 5-7-7-5缺陷对剥离力最大值影响较小,而半径变化缺陷会削减最大剥离力. 在原子尺度对未来的试验进行了理论预测,为碳纳米管在硅微电子工业中的应用提供了理论基础.  相似文献   

11.
超细0.4nm直径单壁碳管的光学特性   总被引:1,自引:1,他引:0  
由于纳米碳管的优异机械特性及其丰富多采的光学和电学特性,它自1991年被发现以来一直受到科学家的青睐,纳米碳管研究已成为当今世界上发展最迅速,竞争最激烈的科学前沿领域之一。怎样才能把纳米碳管做得更细小,尺寸更均匀以及如何使众多的纳米碳管排列规整,一直是纳米碳管研究中的难题。我们利用多孔的沸石晶体作为载体,首次成功地研制出了尺寸均一,排列规整的超细单壁纳米碳管,这些超细纳米碳管具有独特的性能,低温下(<20K)甚至呈现出前所未有的一维超导现象。详细介绍了这些超细单壁纳米碳管的制备过程,并着重介绍其在可见光区的光吸收,光发射以及二次谱波的倍频特性。  相似文献   

12.
Epoxy nanocomposites with unmodified multiwalled carbon nanotubes (u-MWCNTs) and silanized multiwalled carbon nanotubes (si-MWCNTs) were prepared by a cast molding method. The effects of 3-aminopropyltriethoxysilane functionalization of MWCNTs on thermal, tensile, and morphological properties of the nanocomposites were examined. The nanocomposites were characterized by thermogravimetric analysis, dynamic mechanical thermal analysis, and tensile testing. The results showed that epoxy composites based on si-MWCNTs showed better thermal stability, glass transition temperature, and tensile properties than the composites based on u-MWCNTs. These results prove the effect of silane functionalization on the interfacial adhesion between epoxy and MWCNTs. This was further confirmed by morphology study of fractured surfaces of nanocomposites by field emission scanning electron microscopy.  相似文献   

13.
Multi-scale hybrid composite laminates of epoxy/carbon fiber (CF) reinforced with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were fabricated in an autoclave. For laminate fabrication, 0.5 wt% of pristine MWCNTs or silane-functionalized MWNCTs (f-MWCNTs) were dispersed into a diglycidyl ether of bisphenol-A epoxy system and applied on the woven carbon fabric. The neat epoxy/CF composite and the MWCNTs-reinforced epoxy/CF hybrid composites were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), thermomechanical analysis (TMA), tensile testing, and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). A significant improvement in initial decomposition temperature and glass transition temperature of epoxy/CF composite was observed when reinforced with 0.5 wt% of f-MWCNTs. The coefficient of thermal expansion (CTE), measured by TMA, diminished by 22% compared to the epoxy/CF composite, indicating an improvement in dimensional stability of the hybrid composite. No significant improvement in tensile properties of either MWCNTs/epoxy/CF composites was observed compared to those of the neat epoxy/CF composite.  相似文献   

14.
We study the quantum molecular sieving of H2 and D2 through two nanotubes placed end-to-end. An analytic treatment, assuming that the particles have classical motion along the axis of the nanotube and are confined in a potential well in the radial direction, is considered. Using this idealistic model, and under certain conditions, it is found that this device can act as a complete sieve, allowing chemically pure deuterium to be isolated from an isotope mixture. We also consider a more realistic model of two carbon nanotubes and carry out molecular dynamics simulations using a Feynman-Hibbs potential to model the quantum effects on the dynamics of H2 and D2. Sieving is also observed in this case, but is caused by a different process.  相似文献   

15.
The influence of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) on the crystallization and directional tensile properties of high-density polyethylene (HDPE) was studied for samples prepared by dynamic-packing injection molding (DPIM). Oscillatory shear was imposed on the gradually cooled melt during the packing solidification stage of DPIM. For the oriented composites containing 1.8 wt% MWCNTs, the tensile fracture behavior showed typical brittle features along the flow direction (FD) and perpendicular direction (PD), which were almost the same as those that occurred in oriented pure HDPE. The elongation at break along both directions decreased due to the incorporation of MWNCTs in the oriented composites compared with the oriented pure HDPE. However, the tensile strength of the oriented HDPE/MWCNT composites was greatly improved along the FD due to the presence of carbon nanotubes; meanwhile, it was not weakened along the PD. In scanning electron microscopy observations, it was found that there were some oriented hybrid shish-kebab structures in a nanometre scale in the oriented HDPE/MWCNT composites, but not in its isotropic composites. This suggests that MWCNTs were involved in the shear-induced crystallization of HDPE. Differential scanning calorimetry measurements confirmed that the crystallinity of oriented HDPE composites with 1.8 wt% MWCNTs was higher than those of isotropic HDPE and isotropic composites, but was not obviously higher than that of oriented pure HDPE. These findings demonstrate that MWCNTs indeed affected the formation of crystalline structures, but did not greatly influence the crystallinity of HDPE under shear flow. The transition of crystalline morphology might be the reason for change in tensile behavior for the oriented HDPE/MWCNT composites compared with the oriented pure HDPE.  相似文献   

16.
采用AIREBO势函数,对含有多种空位缺陷的单层石墨烯进行分子动力学拉伸模拟,计算不同空位缺陷的位置和排布结构对单层石墨烯应力-应变的影响.结果表明:石墨烯拉伸过程中空位缺陷对其力学性能影响较大.石墨烯内缺陷位置、缺陷排布对拉伸过程中发生的撕裂现象有不同程度的影响.对比分析发现,远离石墨烯边界的空位缺陷对其力学稳定性影响较大.通过控制石墨烯中缺陷的位置,可实现对其力学性能的调控.  相似文献   

17.
采用量子统计理论的多体格林函数法计算二维单离子各向异性海森伯铁磁体、反铁磁体以及单壁铁磁纳米管的内能,对比铁磁体和反铁磁体的结果.在相同的参量下,反铁磁能量总是低于相应的铁磁能量(相变点除外).由于反铁磁能量随温度上升的速度较铁磁能量快,当温度升高到居里点TC和奈尔点TN时(TC=TN),铁磁能量和反铁磁能量相等.横向关联效应对系统内能的影响较大,不能忽略.  相似文献   

18.
本文用第一性原理中的局域密度近似方法,计算了锯齿型单壁硅纳米管(single-walled silicon nanotubes,SWSiNTs)的能带结构、态密度、吸收谱及反射谱.计算结果表明当n=6~9时,带隙为0,该组SWSiNTs具有金属性;当n=10~21时,能带图出现带隙,该组SWSiNTs具有半导体性;当n=13~21时,该组SWSiNTs的带隙以3组手性指数为周期减小;并在吸收谱和反射谱都会在一些相似频率值附近产生峰值.  相似文献   

19.
用原位聚合法制备了聚吡咯/碳纳米管(PPy/MWNTs)复合物。采用XRD、TGA、FT-IR、SEM、四探针测试仪和网络分析仪表征了PPy/MWNTs复合物的组成、结构、形貌和电性能。研究了不同条件,如质子酸及其浓度、引发剂和单体的物质的量比(nAPS/nPy)、MWNTs的质量分数(ωMWNTs)和反应时间对PPy/MWNTs复合物电性能的影响。结果表明,当磷酸浓度为0.1 mol/L、nAPS/nPy为1:1、ωMWNTs等于45 wt%、反应时间12 h时,制备的PPy/MWNTs复合物的导电性和介电损耗性能最好。  相似文献   

20.
用原位聚合法制备了聚吡咯/碳纳米管( PPy/MWNTs)复合物.采用XRD、TGA、FT-IR、SEM、四探针测试仪和网络分析仪表征了PPy/MWNTs复合物的组成、结构、形貌和电性能.研究了不同制备条件,如质子酸及其浓度、MWNTs的质量分数(ωMWNTs )、引发剂和单体的物质的量比( nAPS/nPy )和反应时间对PPy/MWNTs复合物电性能的影响.结果表明,当磷酸浓度为0.1 mol/L、nAPS/nPy为1:1、ωMWNTs等于45 wt%、反应时间12 h时,制备的PPy/MWNTs复合物的导电性和介电损耗性能最好.  相似文献   

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