本文關(guān)鍵詞：基于納米樹芽的單壁碳納米管分子結(jié)的力學與導熱性能研究

  更多相關(guān)文章： 單壁碳納米管 分子動力學模擬 納米樹芽分子結(jié) 非平衡分子動力學 導熱

【摘要】：碳納米管及其分子結(jié)是碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基本組成單元。通過碳納米管分子結(jié)或交聯(lián)劑將碳納米管個體連接起來,既可以組裝成為相互連接的碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的宏觀體材料,也可以用作納米電子器件的基本元件,對于碳納米管未來的實際應(yīng)用具有重要意義。碳納米管分子結(jié)的制備方法有電子或離子束輻射,原子力顯微鏡的機械操作,化學修飾法以及熱焊接法等,但都不能方便地得到碳碳共價鍵連接的分子結(jié)。因此,如何尋找更為有效的方法來生成碳納米管分子結(jié)或?qū)ふ液线m的交聯(lián)劑連接碳納米管是一個具有重要意義的課題。本文探索并提出了一種新的利用碳納米管樹芽熱燒結(jié)生成碳納米管分子結(jié)的方法,并針對該方法形成的單壁碳納米管納米樹芽分子結(jié)的力學及導熱性能進行了研究,主要包括以下內(nèi)容:(1)探討了兩種生成納米樹芽的方法;并提出了一種通過熱燒結(jié)納米樹芽從而在相對低溫的條件下形成單壁碳納米管分子結(jié)的方法;該方法所需的熱燒結(jié)溫度不依賴于碳納米管的管徑,為構(gòu)建碳碳共價鍵連接的碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了一種簡單有效的途徑;并通過分子動力學模擬分析了由此方法形成的碳納米管及管束的納米樹芽分子結(jié)的力學穩(wěn)定性。(2)提出了一種通過分離納米樹芽分子結(jié)來得到跨接在碳納米管外壁的碳原子單鏈分子結(jié)的方法;分析表明通過該方法得到的碳原子單鏈在最高2000K的溫度下依然保持穩(wěn)定。同時首次發(fā)現(xiàn)并探討了納米樹芽分子結(jié)的超塑性以及在拉伸過程中出現(xiàn)的拉絲現(xiàn)象。(3)利用非平衡分子動力學施加熱流法對附著型納米樹芽分子結(jié)的管間熱導和軸向熱阻進行了模擬與計算,并與碳納米管X型分子結(jié)的結(jié)果進行對比。
【關(guān)鍵詞】：單壁碳納米管 分子動力學模擬 納米樹芽分子結(jié) 非平衡分子動力學 導熱
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 碳納米管及納米樹芽簡述9-10
• 1.2 碳納米管性能介紹10-13
• 1.2.1 CNTs力學性能10-11
• 1.2.2 CNTs光學性能11
• 1.2.3 CNTs電學性能11
• 1.2.4 CNTs熱學性能11-12
• 1.2.5 CNTs其他性能12-13
• 1.3 碳納米管分子結(jié)及其生成方法13-15
• 1.3.1 碳納米管分子結(jié)13
• 1.3.2 碳納米管分子結(jié)形成方法13-15
• 1.4 碳納米管分子結(jié)力學及導熱性相關(guān)研究15-16
• 1.4.1 分子結(jié)力學性能研究15-16
• 1.4.2 分子結(jié)導熱性能研究16
• 1.5 本文的研究意義和主要工作16-17
• 第2章 分子動力學的基本原理及方法17-27
• 2.1 分子動力學方法17-23
• 2.1.1 基本原理17
• 2.1.2 積分算法17-18
• 2.1.3 初始及邊界條件18-19
• 2.1.4 溫度控制方法19-21
• 2.1.5 相互作用勢函數(shù)21-23
• 2.2 原子應(yīng)力的計算23
• 2.3 計算熱導的分子動力學方法23-26
• 2.3.1 平衡態(tài)分子動力學方法24
• 2.3.2 非平衡態(tài)分子動力學方法24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 單壁碳納米管納米樹芽分子結(jié)的燒結(jié)模擬研究27-33
• 3.1 納米樹芽形成的分子動力學模擬27-28
• 3.2 通過燒結(jié)生成納米樹芽分子結(jié)的模擬過程28-29
• 3.3 納米管束的燒結(jié)模擬過程及結(jié)果29-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 納米樹芽分子結(jié)分離過程中碳原子單鏈的生成33-42
• 4.1 碳原子鏈的形成33-35
• 4.2 分離過程應(yīng)力及能量分析35-37
• 4.2.1 應(yīng)力分析35-36
• 4.2.2 能量分析36-37
• 4.3 碳原子單鏈的熱穩(wěn)定性分析37-38
• 4.4 對比模擬及討論38-41
• 4.4.1 碳納米管分子結(jié)對比模擬38-40
• 4.4.2 C_(180)納米樹芽分子結(jié)對比模擬40
• 4.4.3 附著型納米樹芽分子結(jié)對比模擬40-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第5章 基于納米樹芽的碳納米管分子結(jié)導熱特性研究42-48
• 5.1 模擬設(shè)置42-43
• 5.1.1 納米樹芽分子結(jié)燒結(jié)模擬42
• 5.1.2 NEMD模擬設(shè)置42-43
• 5.2 模擬結(jié)果43-46
• 5.3 本章小結(jié)46-48
• 第6章 結(jié)論與展望48-50
• 6.1 結(jié)論48-49
• 6.2 展望49-50
• 參考文獻50-55
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果55-56
• 致謝56

【參考文獻】

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本文編號：1015803