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構.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日益增長的需求,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構的形成和高溫穩(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。這種交叉耦合結構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構,連接處生成的四個螺位錯結構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管有向外舒展的趨勢,而鋸齒型的內管卻有向內并攏的趨勢。對此結構做熱穩(wěn)定性分析,發(fā)現(xiàn)熔化首先發(fā)生在雙壁