基于分子动力学和梁模型的受限碳纳米管的屈曲行为分析

发布时间：2018-06-19 16:14

本文选题：碳纳米管 + 受限屈曲　；参考：《大连理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：自从碳纳米管(CNTs)被发现后,因其具有较大的比表面积特性和优异的化学稳定性,可以吸收和联结各种治疗和诊断媒介,‘如药物、基因、抗体和生物传感器等,使得碳纳米管在纳米生物和纳米药物领域有着巨大的应用潜能。科学家已经证实了CNTs能够直接穿透并进入红细胞(cell),且在人体内无代谢地传送药物。但是细胞摄取CNTs具有尺寸要求,CNTs的毒性与其长度有关,所以人们需要了解CNTs与细胞的作用的原理及CNTs在细胞约束作用下的力学稳定性。目前人们已经深入研究了碳纳米管进入细胞的机理,但是它进入细胞后如何变形知之甚少。为了了解碳管与细胞的相互作用及与它的长度有关的安全性,并进一步推动纳米科技在生物医学的发展,研究超长碳管在周围细胞约束下的稳定性为其摄入人体选择一个合适的长度提供一种参考。本文采用分子动力学(MD)与连续梁模型相结合的方法,研究了轴向压缩的受限单壁碳纳米管(SWCNT)在不同加载应变率和不同温度下的屈曲和后屈曲行为,其中,考虑完全固定的、直径远大于受限内管的外管作为约束来限制内管运动。MD模拟结果表明,受限碳纳米管从开始加载到最后破坏的过程中,总共发生了两次屈曲。因为不同的温度和加载应变率的影响,第一次屈曲的模式发生转换：在低温低应变率时发生欧拉屈曲,在高温或高应变率时发生正弦屈曲。越过欧拉和正弦屈曲后,受限内管粘附外管从而发生第二次屈曲——螺旋屈曲。为了与MD模拟的结果对比,建立了欧拉梁模型来预测碳纳米管的屈曲行为,并给出了受限内管不同屈曲模式临界应变的解析表达式和后屈曲的解析构型。这些解析解与0K时低应变率下的MD模拟解相吻合,说明梁模型的解析解可以较好的预测并解释低温低应变率下的MD模拟的结果。
[Abstract]:In order to understand the interaction of carbon nanotubes with cells and to improve the mechanical stability of CNTs in the field of nano - biological and nano - drugs , it is necessary to understand the mechanism of CNTs and cells .
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1

【参考文献】