纳米管/锥力学特性分子动力学研究

摘要

在现今的纳米科学领域,纳米锥和纳米管等纳米结构逐渐成为研究的热点问题,在各个领域的其应用也越来越广泛。而分子动力学(MD)是纳米科学领域应用较为广泛的计算模拟理论和方法,而且其体系不断完善,对于纳米结构的仿真和模拟具有独特的优势。
　　为了对纳米锥和纳米管进行深入的研究,本文采用分子动力学和Lammps等计算软件进行了一些相关的研究,具体工作如下:
　　(1)研究了不同锥项角、不同高度以及不同缺陷类型的碳纳米锥在压缩情况下所表现出来的力学特性以及变形模式。通过在LAMMPS下对各个模型进行计算,得出了不同模型的轴向合外力和平均原子势能,分析得出了杨氏模量等力学性质跟锥顶角、高度以及缺陷等因素的关系,确定了各个因素对于碳纳米锥力学特性和变形模式的影响。
　　(2)考虑到氮化硼纳米锥模型的结构特点,研究了锥顶角为38.9。和83.6。氮化硼纳米锥的力学特性和变形模式。分别讨论锥顶角相同高度不同、高度相同锥顶角不同的氮化硼纳米锥在拉伸时的性质,以及相同锥项角不同高度的氮化硼纳米锥在压缩时的杨氏模量等力学性质。分析了出杨氏模量随高度的变化规律,得出了锥顶角和高度对于氮化硼纳米锥的力学性质的影响规律。
　　(3)研究了锥顶角为83.6。的碳化硅纳米锥的力学性质和变形模式。建立了高度不同锥项角相同的碳化硅纳米锥,计算了在拉伸和压缩时的轴向合外力和平均原子势能跟应变的关系,并观察了变形模式。分析得出了高度对于碳化硅纳米锥的力学性质和变形模式的影响。
　　(4)考察了不同缺陷的氮化硼纳米管和碳化硅纳米管的力学性质和变形模式。建立了有单点缺陷、两点缺陷的手性为(12,12)的氮化硼纳米管和有两种扭转缺陷的手性为(7,7)的碳化硅纳米管,运用相同的计算方法,得出了轴向力和应变的变化曲线,分析了各种类型缺陷对于相应的纳米管的力学性质和变化模式的影响。
　　上述研究工作对于纳米锥和纳米管的力学性质的研究以及应用都具有很重要的意义。

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第一章 绪论

第二章 碳纳米锥的仿真分析

第三章 氨化硼纳米锥在拉伸和压缩下的仿真分析

第四章 不同高度碳化硅纳米锥的仿真分析

第五章 氨化硼和碳化硅纳米管的仿真分析

第六章 全文总结以及展望

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢