碳纳米管树芽生成及其力学和导热性能研究

发布时间：2017-06-27 22:25

  本文关键词：碳纳米管树芽生成及其力学和导热性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳纳米管和富勒烯由于其独特的物理性能和化学性能已经引起了研究者的广泛关注。实验和理论研究表明富勒烯可通过共价键在碳纳米管的外壁形成碳纳米管树芽,碳纳米管树芽同时具有碳纳米管和富勒烯的性质。碳纳米管树芽可以作为分子锚防止碳纳米管在复合材料中发生滑移,从而提高复合材料的力学性能。近年来,碳纳米管树芽的性质得到了广泛研究,包括它们的结构、电子性质、化学性质、导热特性、磁学性质和力学性能等。研究碳纳米管树芽的形成机理及其力学、导热性能对于碳纳米管树芽在碳纳米管复合材料及纳米器件的应用具有重要意义。本文针对碳纳米管树芽的生成及其力学性能、导热性能进行了研究,主要包括以下内容:(1)使用分子动力学模拟研究了富勒烯轰击碳纳米管的过程,发现通过富勒烯轰击碳纳米管可以得到碳纳米管树芽和多种碳纳米管富勒烯混合结构。此外,研究了碳纳米管树芽中富勒烯在碳纳米管表面的附着强度,研究表明C_(60)与碳纳米管之间的分子结是非常稳定的;同时,结果表明通过轰击形成的碳纳米管树芽会在一定程度上降低碳纳米管的极限拉伸强度和杨氏模量。(2)使用分子动力学模拟分析了附着型碳纳米管树芽以及热烧结形成的碳纳米管树芽链(C_(60)链附着或嵌入单壁碳纳米管的表面)对碳纳米管的力学性能的影响。首先分析了当C_(60)附着到碳纳米管表面时碳纳米管与C_(60)连接区域的碳碳键的键序变化和应力集中,然后分析了多个随机分布的C_(60)对单壁碳纳米管的极限拉伸强度和杨氏模量的影响,最后分析了碳纳米管树芽链对于有无缺陷的单壁碳纳米管的力学性能的影响。(3)使用分子动力学模拟研究了附着型碳纳米管树芽对碳纳米管的热导率的影响,并对多个C_(60)分子附着对碳纳米管的热导率的影响进行了讨论。研究表明当C_(60)分子附着在碳纳米管表面的时候,会降低碳纳米管的热导率,并且随着表面附着的C_(60)分子的个数增加,碳纳米管的热导率逐渐降低并趋于稳定。
【关键词】：碳纳米管树芽 碳纳米管 富勒烯 分子动力学 力学行为 导热
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 碳纳米管10-12
• 1.1.1 碳纳米管的分类10
• 1.1.2 碳纳米管的性质10-11
• 1.1.3 碳纳米管的制备方法11
• 1.1.4 碳纳米管的应用11-12
• 1.2 富勒烯12
• 1.3 碳纳米管树芽12-15
• 1.3.1 碳纳米管树芽简介12-13
• 1.3.2 碳纳米管树芽生成方法13-15
• 1.4 本论文的主要工作15-17
• 第2章 分子动力学理论和模拟方法17-23
• 2.1 分子动力学的力场简述17-18
• 2.2 分子动力学计算的理论基础18-21
• 2.3 REBO和AIREBO势函数21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 碳纳米管树芽的形成及其力学性能23-30
• 3.1 C_(60)轰击碳纳米管的分子动力学模拟23-27
• 3.2 碳纳米管富勒烯混合结构的力学性能27-29
• 3.3 本章小结29-30
• 第4章 碳纳米管树芽和树芽链对碳纳米管的力学性能的影响30-42
• 4.1 附着型碳纳米管树芽对碳纳米管的力学性能的影响30-37
• 4.2 碳纳米管树芽链对碳纳米管的力学性能的影响37-40
• 4.3 碳纳米管树芽链对碳纳米管束的力学性能的影响40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第5章 碳纳米管树芽对碳纳米管导热性能的影响42-48
• 5.1 模拟方法42-43
• 5.2 NEMD模拟的设置43-44
• 5.3 模拟结果44-47
• 5.4 本章小结47-48
• 第6章 结论与展望48-50
• 6.1 结论48
• 6.2 展望48-50
• 参考文献50-54
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果54-55
• 致谢55

【参考文献】

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1 王敏炜,彭年才,李凤仪;化学气相沉积法制备碳纳米管的研究进展[J];现代化工;2002年04期

2 顾冲,高光华,于养信,毛宗强;单壁碳纳米管吸附氢气的计算机模拟[J];高等学校化学学报;2001年06期

3 陈新,胡征,王喜章,吴强,陈懿,杨绍光,都有为;微波等离子体辅助化学气相沉积法低温合成定向碳纳米管阵列[J];高等学校化学学报;2001年05期

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本文编号：491518