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空位结构缺陷对C纳米管弹性性质的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:0
  • 页码:2578-2584
  • 语言:中文
  • 分类:O4-33[理学—物理] TB383[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]长沙理工大学物理与电子科学学院,长沙410076, [2]上海大学上海市应用数学和力学研究所,上海200072
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:60771059,10871124)和山西省自然科学基金(批准号:2007011009)资助的课题.
  • 相关项目:新型分子电子器件的模拟与设计
中文摘要:

用分子动力学方法对不同空位缺陷的扶手椅型与锯齿型单壁C纳米管杨氏弹性模量进行了计算和分析.结果表明:扶手椅型(5,5),(10,10)和锯齿型(9,0),(18,0)纳米管在无缺陷时其杨氏模量分别为948,901和804,860GPa.随管径的增大,扶手椅型和锯齿型单壁C纳米管弹性模量分别减小和增大,表现出完全不同的变化规律.随着C纳米管中单点空位缺陷的均匀增加,杨氏模量下降,当缺陷比率增加到一定程度时,杨氏模量下降骤然趋缓,形成一下降平台;双空位缺陷对C纳米管杨氏模量的影响与其分布方向有关;随单点空位缺陷间原子数的增加,在轴向上,杨氏模量下降到某一值小幅波动,而在周向上杨氏模量先下降,然后上升到某一稳定值.随两单点空位缺陷的空间距离进一步增大,杨氏模量又呈微降趋势.通过分子间σ键与π键特征及缺陷间近程电子云耦合作用规律与空位缺陷内部5-1DB缺陷的形成特点等理论对上述规律进行了分析.

英文摘要:

The molecular dynamics method is used in this paper to investigate the effect of vacancy defects on the elastic properties of armchair and zigzag single-walled carbon nanotubes(SWCNTs).The results show that the Young's moduli of armchair(5,5),(10,10)and zigzag(9,0),(18,0)single-walled carbon nanotubes are 948,901 GPa,and 804,860 GPa,respectively.The armchair and the zigzag SWCNTs Young's moduli decrease and increase with the increase of the nanotubes' diameter,respectively.With the increase of the vacancy defect ratio,the Young's moduli will decrease.When the vacancy defect achieves a certain ratio,there appears a sudden slow-down in the curves of Young's modulus vs.vacancy defect ratio and a platform emerges.The influence of the bi-vacancy defects on the Young's moduli of the carbon nanotubes depends on the orientation of the defects.As the number of atoms between the two single-vacancy defects increases,when the defects are located in the direction of the axis,the Young's modulus decreases to certain value and fluctuates around it;but when the defects are located in the direction of the circumference,the Young's modulus decreases first,then ascends and finally tends to a constant,and the Young's moduli will decrease a little with increasing of the distance between the two singlevacancies.The reasons are analyzed by considering the features of the bond σ and bond π between the molecules and the theory of the short-range coupling of the electron clouds between two defects as well as the theory of 5-1DB defect formation in the vacancy defects.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876