碳纳米管封装Si20团簇的热稳定性研究

摘要

用分子动力学方法模拟一种特殊结构Si20(表面异构的硅十二面体结构)填充到不同管径的扶手椅型碳纳米管(CNT)中组成复合结构的热稳定性.通过能量分析和定量统计缺陷多边形数量等方法来研究这种结构在碳纳米管中的稳定性和结构演变情况.研究发现Si20的热稳定性和碳纳米管的直径关系密切;其在CNT(15,15)中的热稳定性最好,当管径逐渐增加时,其热稳定性呈下降趋势;直至管径增加到CNT(21,21),碳纳米管对Si20的空间限制作用变得很小,以至于不足以维持Si20的稳定.此外,Si原子因热振动替换碳纳米管中C原子而形成十二边形缺陷,这对碳纳米管的热稳定性有着明显的降低作用.