隨著科學(xué)研究的不斷深入,科學(xué)家創(chuàng)造性地生長(zhǎng)出氮化硼包裹碳納米管的復(fù)合結(jié)構(gòu),被稱為氮化硼—碳雙壁納米管(CNT@BNNT)。該結(jié)構(gòu)結(jié)合雙方的優(yōu)點(diǎn),表現(xiàn)出強(qiáng)度和韌性高、熱穩(wěn)定性好、抗氧化能力強(qiáng)、耐高溫等優(yōu)異特性,同時(shí)克服了碳納米管高溫易被氧化以及氮化硼納米管導(dǎo)熱性能低于碳納米管的缺點(diǎn)。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算了氮化硼—碳雙壁納米管熱力學(xué)性能以及其分別與銅和硅形成的界面熱導(dǎo)的特性。首先,模擬研究了氮化硼—碳雙壁納米管熱力學(xué)特性。氮化硼—碳雙壁納米管CNT(10,0)@BNNT(19,0)的應(yīng)力隨著壓縮應(yīng)變的增加而線性地增大而后減小,其壓縮楊氏模量為0.856TP。CNT(10,0)@BNNT(19,0)隨著內(nèi)外管管間作用力的增強(qiáng),臨界應(yīng)變和壓縮楊氏模量均有所增加。在溫度為100K至1200K范圍內(nèi),CNT(10,0)@BNNT(19,0)熱導(dǎo)率隨著溫度的升高先是大幅度降低最后趨于緩和,具體值從318.52 W/m/K減小到65.62 W/m/K。在壓縮應(yīng)變?yōu)?至0.1范圍內(nèi),CNT(10,0)@BNNT(19,0)熱導(dǎo)率值明顯地隨著壓縮應(yīng)變?cè)黾佣鴾p小,具體值從196.57 W/m/K減小到27.73W/m/K。其次,模擬研究了氮化硼—碳雙壁納米管和銅的界面熱導(dǎo)特性。氮化硼—碳雙壁納米管CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Cu的界面熱導(dǎo)在溫度范圍為100K至1000K內(nèi)隨著溫度的升高而增加,具體值從6.876×10~8 W/m~2/K增加到9.393×10~8 W/m~2/K。CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Cu的界面熱導(dǎo)存在熱整流效應(yīng),CNT(10,0)@BNNT(19,0)作為熱端時(shí)的界面熱導(dǎo)值在各個(gè)溫度均大于基底Cu作為熱端時(shí)的值。在壓縮應(yīng)變?yōu)?至0.1范圍內(nèi),CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Cu的界面熱導(dǎo)隨著壓縮應(yīng)變?cè)黾佣龃?具體值從7.329×10~8 W/m~2/K增加到13.463×10~8 W/m~2/K。最后,模擬研究了氮化硼—碳雙壁納米管和硅的界面熱導(dǎo)特性。氮化硼—碳雙壁納米管CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Si的界面熱導(dǎo)在溫度范圍為100K至1000K內(nèi)隨著溫度的升高而增加,具體值從4.537×10~8 W/m~2/K增加到9.666×10~8 W/m~2/K。CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Si的界面熱導(dǎo)存在熱整流效應(yīng),CNT(10,0)@BNNT(19,0)作為熱端時(shí)的界面熱導(dǎo)值在各個(gè)溫度均大于基底Si作為熱端時(shí)的值。在壓縮應(yīng)變?yōu)?至0.1范圍內(nèi),CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Si的界面熱導(dǎo)隨著壓縮應(yīng)變?cè)黾佣龃?具體值從4.798×10~8 W/m~2/K增加到7.940×10~8 W/m~2/K。本論文的研究結(jié)果可以為氮化硼—碳雙壁納米管的研究和應(yīng)用提供一定的參考。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN303
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 氮化硼—碳雙壁納米管介紹
        1.2.1 氮化硼—碳雙壁納米管的結(jié)構(gòu)和制備
        1.2.2 氮化硼—碳雙壁納米管的性質(zhì)和應(yīng)用
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 氮化硼—碳雙壁納米管模擬方面
        1.3.2 氮化硼—碳雙壁納米管實(shí)驗(yàn)方面
        1.3.3 界面熱導(dǎo)
    1.4 研究目的和研究?jī)?nèi)容
2 分子動(dòng)力學(xué)模擬相關(guān)內(nèi)容
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)概述
    2.2 勢(shì)函數(shù)介紹
    2.3 分子動(dòng)力學(xué)模擬步驟
    2.4 分子動(dòng)力學(xué)相關(guān)軟件
    2.5 分子動(dòng)力學(xué)模擬中系統(tǒng)平衡控制
        2.5.1 系綜控制
        2.5.2 溫度控制
        2.5.3 壓強(qiáng)控制
    2.6 導(dǎo)熱系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)模擬
        2.6.1 平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬EMD
        2.6.2 非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬NEMD
3 氮化硼—碳雙壁納米管熱力學(xué)特性的模擬研究
    3.1 模型構(gòu)建和模擬過(guò)程
        3.1.1 模型構(gòu)建
        3.1.2 勢(shì)函數(shù)
        3.1.3 模擬過(guò)程
    3.2 模擬結(jié)果與分析
        3.2.1 不同長(zhǎng)度氮化硼—碳雙壁納米管壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線
        3.2.2 管間作用力對(duì)氮化硼—碳雙壁納米管壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響
        3.2.3 溫度對(duì)氮化硼—碳雙壁納米管熱導(dǎo)率的影響
        3.2.4 壓縮應(yīng)變對(duì)氮化硼—碳雙壁納米管熱導(dǎo)率的影響
    3.3 本章小結(jié)
4 氮化硼—碳雙壁納米管和銅界面熱導(dǎo)的模擬研究
    4.1 模型構(gòu)建和模擬過(guò)程
        4.1.1 界面模型
        4.1.2 勢(shì)函數(shù)
        4.1.3 模擬過(guò)程
    4.2 模擬結(jié)果與分析
        4.2.1 溫度對(duì)界面熱導(dǎo)的影響
        4.2.2 熱整流效應(yīng)
        4.2.3 壓縮應(yīng)變對(duì)界面熱導(dǎo)的影響
    4.3 本章小結(jié)
5 氮化硼—碳雙壁納米管和硅界面熱導(dǎo)的模擬研究
    5.1 模型構(gòu)建和模擬過(guò)程
        5.1.1 界面模型
        5.1.2 勢(shì)函數(shù)
        5.1.3 模擬過(guò)程
    5.2 模擬結(jié)果與分析
        5.2.1 溫度對(duì)界面熱導(dǎo)的影響
        5.2.2 熱整流效應(yīng)
        5.2.3 壓縮應(yīng)變對(duì)界面熱導(dǎo)的影響
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李琦;;TiO_2納米管制備及抗菌性能研究[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2018年10期

2 王曉艷;孫波;;基于溶膠—凝膠法鑭摻雜TiO_2納米管制備研究[J];當(dāng)代化工;2018年09期

3 ;更棒的納米管漸行漸近[J];物理通報(bào);2009年12期

4 ;制備納米管的三種方法[J];物理通報(bào);2001年04期

5 李娜;;金屬元素?fù)诫sTiO_2納米管的研究進(jìn)展[J];化工新型材料;2016年12期

6 王毅一;陳敏東;馬迎慧;范曉龍;;環(huán)肽納米管的合成及應(yīng)用研究進(jìn)展[J];化學(xué)試劑;2017年02期

7 曹利華;陳擁軍;李建保;駱麗杰;徐智超;張弨;;氯化亞鐵催化制備硼碳氮納米管[J];人工晶體學(xué)報(bào);2017年03期

8 高風(fēng)仙;李玥;趙龍濤;葉英杰;陳壘;盧奎;;三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiO_2納米管的制備及光電性能研究[J];電鍍與精飾;2017年05期

9 萬(wàn)斌;肖璇;楊琪;;陽(yáng)極氧化制備10μm長(zhǎng)高比表面積的TiO_2納米管[J];稀有金屬材料與工程;2017年08期

10 張坤;肖書虎;宋鐵紅;胡欣琪;曲宏斌;張臨絨;;TiO_2納米管電極光電催化降解四環(huán)素[J];環(huán)境化學(xué);2016年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡建強(qiáng);釩酸鉍基光催化材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控及其光催化性能研究[D];南京大學(xué);2019年

2 呂查德;釩酸鉍基催化劑的設(shè)計(jì)及光/電催化性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

3 莊萃萃;氮化硼納米管的摻雜及其熱電性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

4 尹卓勛;多孔鎳基分級(jí)納米結(jié)構(gòu)的電催化及光輔助電催化性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

5 費(fèi)鵬;納米TiO_2及其納米管改善竹纖維基復(fù)合材料耐候和阻燃性能及其機(jī)理的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

6 馬駿;改性鈦氧化物的吸附及光催化性能研究及其應(yīng)用[D];山西大學(xué);2018年

7 牛朝江;金屬氧化物復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)的梯度制備、電化學(xué)性能與機(jī)制[D];武漢理工大學(xué);2016年

8 李中文;超快透射電子顯微鏡研發(fā)及納米材料的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2018年

9 唐亞昆;鈦基化合物/C雜化多孔納米管的構(gòu)筑及電化學(xué)性能研究[D];新疆大學(xué);2018年

10 梁硯琴;TiO_2納米管的制備及改性研究[D];天津大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王喜志;一維貴金屬納米結(jié)構(gòu)物性的第一性原理研究[D];寧夏大學(xué);2019年

2 李一鳴;石英納米管內(nèi)離子的傳輸及掃描離子電導(dǎo)顯微鏡的提升[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

3 賀天天;氮化硼—碳雙壁納米管熱力學(xué)特性的模擬研究[D];大連理工大學(xué);2019年

4 鞏瑩瑩;Ising納米線和納米管磁性質(zhì)研究[D];遼寧大學(xué);2019年

5 王小凡;斯格明子在磁性納米管上的動(dòng)力學(xué)研究[D];電子科技大學(xué);2019年

6 張偉;氧化物/鈦酸鹽納米管復(fù)合材料的構(gòu)建及光催化性能的研究[D];安徽理工大學(xué);2019年

7 劉明利;鈮基納米管復(fù)合材料的構(gòu)建與光催化性能研究[D];安徽理工大學(xué);2019年

8 王貝寒;硅藻土基碳納米管復(fù)合吸附材料的制備及其吸附性能的研究[D];華南理工大學(xué);2019年

9 曾強(qiáng);氮化硼納米管非典型屈曲行為的原子層次模擬研究[D];上海交通大學(xué);2018年

10 周俊祥;一維鋰離子電池電極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2836867