單壁碳納米管連接結(jié)中缺陷移動(dòng)與修復(fù)的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、單壁碳納米管(SWCNTs)連接結(jié)是一種潛在的理想結(jié)構(gòu),Ouyang等人在science上曾報(bào)道制備出(22,-5)/(21,-2)和(11,8)/(9,6)兩種碳納米管連接結(jié)。2004年Hashimoto等人也通過(guò)電子輻照制作了一個(gè)混合手性(17,0)/(18,0)單壁碳納米管連接結(jié)。由此可見(jiàn),碳納米管連接結(jié)是存在的并且可以通過(guò)輻射誘導(dǎo)制作的。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法,研究了拓?fù)淙毕輪伪谔技{米管連接結(jié)的形成規(guī)律,并探討了高溫下這些碳

2、納米管連接結(jié)中缺陷移動(dòng)與修復(fù)的微觀機(jī)制。研究結(jié)果主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1、采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬了單壁碳納米管連接結(jié)的形成過(guò)程。采用Tersoff勢(shì)函數(shù)描述碳原子間的相互作用,將相鄰鋸齒型碳納米管或扶手型碳納米管進(jìn)行對(duì)接,通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬高溫退火后得到拓?fù)淙毕輪伪谔技{米管連接結(jié)的結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:不同手性的單壁碳納米管對(duì)接可以形成有規(guī)律的連接結(jié)結(jié)構(gòu),且連接處是由五七邊形組成的拓?fù)淙毕?與之前的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果相一致。
　　

3、2、以(7,0)/(8,0)鋸齒型和(6,6)/(7,7)扶手型碳納米管連接結(jié)為例探究了單壁碳納米管連接結(jié)的熱穩(wěn)定性,結(jié)果表明:在高溫條件下,五七拓?fù)淙毕葜械奈暹呅蝺梢淼膬蓚€(gè)C原子擁有較低的移除能,更容易被蒸發(fā)離開(kāi)體系。
　　3、提出高能量的原子優(yōu)先被蒸發(fā)的機(jī)制,采用分子動(dòng)力學(xué)方法先模擬了(7,0)/(8,0)鋸齒型拓?fù)淙毕輪伪谔技{米管連接結(jié)中缺陷在高溫下的移動(dòng)與修復(fù)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。結(jié)果表明:由一對(duì)五七邊形拓?fù)淙毕萁M成的單壁碳納米管

4、連接結(jié),缺陷處的 C原子由于高溫或者受輻射被蒸發(fā)而得到自我修復(fù),拓?fù)淙毕菽苎刂技{米管直線或者螺旋方向朝半徑大的一端移動(dòng),且移動(dòng)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。隨著原子的不斷蒸發(fā)離開(kāi)體系,發(fā)現(xiàn)扭結(jié)既有直線運(yùn)動(dòng)又有螺旋運(yùn)動(dòng)。
　　4、按照高能量的原子優(yōu)先被蒸發(fā)的機(jī)制,模擬了(6,6)/(7,7)扶手型拓?fù)淙毕輪伪谔技{米管連接結(jié)在高溫下的移動(dòng)與修復(fù)情況。模擬結(jié)果表明,與(7,0)/(8,0)鋸齒型拓?fù)淙毕輪伪谔技{米管連接結(jié)中缺陷的移動(dòng)路徑大不相同