碳纳米管介电电泳组装模型优化及过程仿真

发布时间：2017-08-26 23:44

  本文关键词：碳纳米管介电电泳组装模型优化及过程仿真

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【摘要】：碳纳米管因其特殊的结构表现出来的优异性能而受到广泛的关注,在纳米电子,传感器,机械等多个领域表现出极高的应用价值。然而使用现有技术制备的碳纳米管多是金属型与半导体型碳纳米管的混合物,同时由于其尺寸微小而不易组装,这在很大程度上限制了碳纳米管的应用。因此,需要将单一电学性能的碳纳米管筛选出来,然后组装到设计好的器件中实现特定的功能。建立分离不同电学性能碳纳米管的介电电泳微流控数学模型,并对分离过程进行了仿真研究。得出了使碳纳米管成功分离的入口流速和外加电场电压的合理参数组合,仿真结果可用于指导碳纳米管实际分离过程以缩短分离时间。不同尺寸的碳纳米管同样可以利用介电电泳微流控实现分离。建立适用于碳纳米管组装的介电电泳组装模型,使模型满足“偶极子近似”条件。仿真研究了碳纳米管在介电电泳组装过程中的运动规律,得到了碳纳米管从特定初始点开始的三维运动轨迹和可以实现组装的碳纳米管初始点分布区域。探索了碳纳米管运动过程中介电电泳力、速度和组装时间变化规律,距离电极间隙越近碳纳米管受力越大、速度越快、组装时间越短。如果在电极间隙处碳纳米管一端接触到电极一端没有接触电极,电场强度最大值会出现在没有接触到电极的一端,容易形成链状组装。仿真结果将为介电电泳组装碳纳米管提供支持。
【关键词】：碳纳米管 介电电泳 分离 组装 轨迹 仿真
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O658.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 碳纳米管简介9-12
• 1.1.1 结构与分类9-11
• 1.1.2 性能与应用前景11-12
• 1.2 碳纳米管典型制备方法12-14
• 1.3 碳纳米管分离方法概述14-15
• 1.4 介电电泳组装碳纳米管概述15-18
• 1.4.1 介电电泳组装的优势15-17
• 1.4.2 介电电泳精确组装介绍17-18
• 1.5 介电电泳原理18-21
• 1.6 本文研究内容与目标21-22
• 第2章 介电电泳微流控分离碳纳米管的机理22-29
• 2.1 微流通道内的受力分析22-27
• 2.1.1 介电电泳力22-24
• 2.1.2 流体拖曳力24-26
• 2.1.3 其他作用力26-27
• 2.2 微流通道内的运动分析27-28
• 2.3 小结28-29
• 第3章 介电电泳微流控分离碳纳米管的仿真研究29-42
• 3.1 几何模型的建立30-32
• 3.2 边界条件32
• 3.3 结果及分析32-40
• 3.4 小结40-42
• 第4章 介电电泳组装碳纳米管的理论研究42-50
• 4.1 组装中碳纳米管的受力分析42-47
• 4.1.1 介电电泳力42-45
• 4.1.2 液体粘滞阻力45-46
• 4.1.3 其他作用力46-47
• 4.2 组装中碳纳米管的运动分析47-48
• 4.3 小结48-50
• 第5章 介电电泳组装碳纳米管的仿真研究50-60
• 5.1 几何模型的建立50-51
• 5.2 边界条件51
• 5.3 结果及分析51-58
• 5.4 小结58-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 导师简介67-68
• 作者简介68-69
• 学位论文数据集69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 康黎星;邸江涛;张永毅;李清文;;碳纳米管阵列的可控生长及应用[J];科学通报;2014年33期

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本文编号：743312