納米體系結(jié)構(gòu)相變及物性的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本文通過(guò)使用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了納米材料多壁碳納米管和硒化鎘團(tuán)簇在外壓下的結(jié)構(gòu)相變行為，以及基于碳納米管基礎(chǔ)上的儲(chǔ)氫容器。主要研究?jī)?nèi)容可以概括為以下幾部分： 第一，研究了外加壓強(qiáng)下(10，10)＠(15，15)，(9，9)＠(14，14)，(8，8)＠(13，13)，(7，7)＠(12，12)及(6，6)＠(11，11)五種公度匹配的扶手椅型雙壁碳納米管的結(jié)構(gòu)相變。研究發(fā)現(xiàn)在一定壓強(qiáng)下，這些碳納米管都會(huì)發(fā)生管口截面從圓形轉(zhuǎn)變到橢

2、圓型的結(jié)構(gòu)相變，這個(gè)相變壓強(qiáng)主要由內(nèi)管的大小決定。同時(shí)我們的計(jì)算結(jié)果表明碳管鍵長(zhǎng)在相變后會(huì)突然變長(zhǎng)，我們采用了一個(gè)簡(jiǎn)單的彈性模型來(lái)解釋這一物理現(xiàn)象。 第二，研究了多壁碳納米管在外壓下的徑向壓力傳遞。結(jié)果表明外管對(duì)內(nèi)管起到一個(gè)保護(hù)作用，使內(nèi)管感受到的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外壓。我們發(fā)現(xiàn)徑向壓力傳遞系數(shù)主要由碳納米管的大小及管間的結(jié)構(gòu)匹配決定。同時(shí)我們提出了一個(gè)測(cè)量多壁碳納米管徑向壓力傳遞系數(shù)的實(shí)驗(yàn)方法。 第三，研究了碳納米管的抗內(nèi)壓

3、性能，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種納米儲(chǔ)氫容器。計(jì)算結(jié)果表明在2.5GPa的壓強(qiáng)下這種容器的儲(chǔ)氫效率可以達(dá)到7.7％。 第四，我們使用等壓分子動(dòng)力學(xué)的方法研究了硒化鎘團(tuán)簇在外壓下的結(jié)構(gòu)相變。我們發(fā)現(xiàn)硒化鎘團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)相變與其自身的大小及形狀密切相關(guān)。計(jì)算結(jié)果表明球形納米團(tuán)簇的相變壓強(qiáng)是隨團(tuán)簇的增大而逐漸減小的。在所有研究的多面體團(tuán)簇相變后都是形成無(wú)缺陷的石鹽結(jié)構(gòu)，而球形團(tuán)簇相變后的結(jié)構(gòu)都是多晶界的。 另外在論文的第一章里簡(jiǎn)要介紹