發(fā)布時(shí)間：2022-01-10 05:12

　　碳是地球上分布最廣含量最高的元素。由于其電子軌道特性的多樣性（SP、SP2、SP3雜化）,碳材料具有地球上幾乎所有物質(zhì)的性質(zhì)。其中擁有超高的硬度和強(qiáng)度的金剛石是工業(yè)上重要的磨削材料,但納米尺度下變形損傷機(jī)制的不明確限制了其在超精密加工中的運(yùn)用;性能同樣優(yōu)異的碳納米管也因?yàn)檗D(zhuǎn)化過程復(fù)雜難以控制而無法大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。本文利用分子動(dòng)力學(xué)方法研究金剛石受壓后微觀結(jié)構(gòu)演化機(jī)制以及烴裂解生成碳納米管的機(jī)理,為產(chǎn)品安全高效的使用和生產(chǎn)提供理論依據(jù)。首先,采用Tersoff勢(shì)函數(shù)研究在單晶金剛石（010）面上納米壓痕過程。模擬采用剛性壓頭在恒定的溫度下對(duì)金剛石試件施加壓力。試件（010）面上發(fā)生明顯的塑性形變,載荷位移曲線沒有明顯的“跳突”現(xiàn)象發(fā)生,（010）面彈性模量的模擬值為1127.55Gpa。應(yīng)用計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）技術(shù)分析模型在最大壓痕深度處的微觀結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)時(shí),發(fā)現(xiàn)錯(cuò)配原子形成了一個(gè)類似“#”的結(jié)構(gòu),其形成原因是金剛石中碳原子受到[010]方向上的壓力時(shí),向[100]和[001]兩個(gè)方向發(fā)生位移,在臨界區(qū)形成剪切力,導(dǎo)致了裂紋生成。利用分子反應(yīng)力場(chǎng)（ReaxFF）模擬溫度為3500 K,密度... 

【文章來源】：西南石油大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１碳納米管??

容易發(fā)生安全事故。明確烴高溫下裂解反應(yīng)機(jī)理對(duì)其高效安全的工業(yè)化生產(chǎn)有著十分重??要的意義。??圖１－１碳納米管??本文以金剛石和碳納米管為切入點(diǎn)，以分子動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、熱力學(xué)和晶體學(xué)的??知識(shí)為理論基礎(chǔ)，使用分子動(dòng)力學(xué)軟件在原子尺度上建立模型，分別研究金剛石在外部??載荷作用下微觀結(jié)構(gòu)的演化與烴高溫下裂解的機(jī)理以及碳納米管生成的機(jī)制。為高效安??全的生產(chǎn)以及使用金剛石刀具和碳納米管提供理論指導(dǎo)。??１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??１．２．１金剛石納米壓痕實(shí)驗(yàn)研究??自從納米壓痕測(cè)試技術(shù)出現(xiàn)以來，其由于測(cè)試精度高、可研究分析的因素多，已經(jīng)??在材料微觀性能檢測(cè)和研究方面發(fā)揮出重要的作用。使用納米壓痕測(cè)試技術(shù)可以測(cè)定金??剛石的基本力學(xué)參數(shù)，結(jié)合載荷－位移曲線與形貌變化可分析金剛石的微觀力學(xué)行為和??變形損傷機(jī)制。??圖１－２納米壓痕儀??２??

容易發(fā)生安全事故。明確烴高溫下裂解反應(yīng)機(jī)理對(duì)其高效安全的工業(yè)化生產(chǎn)有著十分重??要的意義。??圖１－１碳納米管??本文以金剛石和碳納米管為切入點(diǎn)，以分子動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、熱力學(xué)和晶體學(xué)的??知識(shí)為理論基礎(chǔ)，使用分子動(dòng)力學(xué)軟件在原子尺度上建立模型，分別研究金剛石在外部??載荷作用下微觀結(jié)構(gòu)的演化與烴高溫下裂解的機(jī)理以及碳納米管生成的機(jī)制。為高效安??全的生產(chǎn)以及使用金剛石刀具和碳納米管提供理論指導(dǎo)。??１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀??１．２．１金剛石納米壓痕實(shí)驗(yàn)研究??自從納米壓痕測(cè)試技術(shù)出現(xiàn)以來，其由于測(cè)試精度高、可研究分析的因素多，已經(jīng)??在材料微觀性能檢測(cè)和研究方面發(fā)揮出重要的作用。使用納米壓痕測(cè)試技術(shù)可以測(cè)定金??剛石的基本力學(xué)參數(shù)，結(jié)合載荷－位移曲線與形貌變化可分析金剛石的微觀力學(xué)行為和??變形損傷機(jī)制。??圖１－２納米壓痕儀??２??


本文編號(hào)：3580114