基于分子结构力学模型对碳纳米管力学性能的研究

摘要

本文的工作主要分为三部分：采用分子结构力学方法研究了环境温度改变对碳纳米管的等效杨氏模量、泊松比、剪切模量等力学性能的影响；基于分子结构力学和壳体理论研究了环境温度改变下单壁碳纳米管受外压时的体积模量的变化规律，并将这些结果和规律推广到双壁碳纳米管的情况；从分子结构力学的基本思想出发，基于碳纳米管所承受的载荷最终全部由化学键来承担这一事实，推导出单壁碳纳米管受拉时的临界拉力和极限应变；并利用多壁碳纳米管之间的范德华力的作用，由Lennard-Jones模型把单壁碳纳米管的力学性能结果推广到多壁碳纳米管的情况，推导出多壁碳纳米管中各层碳纳米管所分配到拉力的大小；得出了多壁碳纳米管各层拉力不相同、应变也不协调等重要结论。