碳纳米管-石墨烯纳米带过渡连接处的力学稳定性与热传导性质研究

发布时间：2022-01-15 18:15

　　任何的非平面连接,材料连接处的材料失配都能导致材料局部或整体性质的改变.本文以纵向拉开的碳纳米管（CNT）为研究对象,采用非平衡态分子动力学（NEMD）的模拟方法,通过改变CNT纵向拉开的剧烈程度,即CNT向石墨烯纳米带（GNR）过渡转变的开角大小,研究其力学稳定性和热传导性质的变化.结果表明,CNT到GNR的过渡越剧烈,连接处的开角越大,其局部热导率越高,单位长度的热阻越小;对于不同管径的CNT来说,连接处的最大开角恒定不变,为16.3°. 

【文章来源】：原子与分子物理学报. 2020,37(04)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

三个区域内的归一化声子态密度

其中S为垂直于输运方向的截面积. 在NEMD模拟中,选取时间步长为1 fs,温度设定为300 K,采用velocity-Verlet积分方法[27]. 首先在NVT系综下模拟800 ps,使得整个体系结构的温度达到300 K,接着在NVE下继续弛豫200 ps;然后对结构两端进行热裕,4 ns后待结构内产生稳定的温度梯度分布,继续模拟6 ns来采集温度与热流的数据.3 结果与分析

我们从一个极大角和一个较小角分别逐次减小和增大角度进行夹逼,以此来找寻临界角度. 图2显示了在一个极大开角(21.3°)的情况下,开角远大于临界角,过渡结构中C-C键断裂,原子逸散,这样的结构显然不是一种稳定的过渡结构.在接下来更加细致的找寻中,我们通过对每个结构进行NEMD模拟后的能量变化来判断其结构是否稳定. 在NEMD模拟中,我们输出了每个角度下的总能,势能和动能.

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯和六方氮化硼纳米片的几何结构、电子结构、磁性及边缘特性研究[J]. 杨明宇,张勃,张旭,周铁戈.  原子与分子物理学报. 2018(04)
[2]应力对石墨烯热输运性质影响的分子动力学模拟[J]. 兰生,高新昀,李焜,原永滨.  原子与分子物理学报. 2017(05)
[3]Cu-Co双金属团簇结构演化及其性质的分子动力学模拟[J]. 孙凌涛,石东平.  原子与分子物理学报. 2015(04)



本文编号：3591092