SW缺陷碳納米管的熱穩(wěn)定性和雙壁碳納米管的層間耦合結(jié)構(gòu).pdf

1、隨著科技的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)造了許多新材料來滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求,碳納米管就是其中一種。基于碳納米管的晶體管的邏輯電路,可以在單芯片上集成多種電路,解決目前半導體器件的尺寸極限問題。碳納米管透明薄膜可以用在液態(tài)發(fā)光材料,例如LCD顯示、觸摸屏和太陽能光電池。碳納米管還可以用做氣體存儲、納米半導體材料等。然而,實際生產(chǎn)中的缺陷對碳納米管的性質(zhì)有著極大的影響。
　　本文采用經(jīng)典分子動力學方法,利用Airebo勢描述碳納米管內(nèi)的C-C

2、相互作用,研究了不同手性的帶有多個Stone-Wales缺陷的單壁碳納米管的熱穩(wěn)定性,探究了雙壁碳納米管刃位錯和螺位錯及其復合結(jié)構(gòu)的形成和高溫穩(wěn)定性。
　　首先分別研究了扶手型、螺旋型和鋸齒型Stone-Wales缺陷單壁碳納米管在不同溫度下的熱穩(wěn)定性,分別以(10,10)、(13,7)和(18,0)三種為代表,且暫時不考慮長度和直徑的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):扶手型缺陷單壁碳納米管在3000 K以較穩(wěn)定,Lindemann指數(shù)曲線隨著溫

3、度的上升而逐步平穩(wěn)地增大。說明原子在初始位置附近做典型的熱振動,能夠維持碳納米管的完整性。從3000K至更高的溫度,Lindemann指數(shù)曲線的斜率急速增大。從模擬結(jié)果來看,表現(xiàn)為越來越多的碳原子脫離管軸,彈射向不同方向。由此判斷扶手型缺陷單壁碳納米管的熔點在3000K左右。同樣螺旋型和鋸齒型缺陷單壁碳納米管的熔點分別為2800K和2500K左右。
　　雙壁碳納米管不同層間的交叉耦合對其電學、力學和熱學性質(zhì)有著重要的意義。由于管壁

4、間的交叉耦合,電子和聲子可以同時在不同管壁間運輸,而沒有交叉時傳輸則很困難。這種交叉耦合結(jié)構(gòu)還能阻止管壁的滑移,雙壁碳納米管的力學性能將得到增強。模擬了兩個管型相同的雙壁碳納米管徑向錯開軸向靠近放置,在室溫下會形成穩(wěn)定且對稱的螺位錯和刃位錯的復合位錯結(jié)構(gòu),連接處生成的四個螺位錯結(jié)構(gòu)能將最外層的刃位錯和最里層的刃位錯銜接。不同的是扶手型的內(nèi)管有向外舒展的趨勢,而鋸齒型的內(nèi)管卻有向內(nèi)并攏的趨勢。對此結(jié)構(gòu)做熱穩(wěn)定性分析,發(fā)現(xiàn)熔化首先發(fā)生在雙壁