中文摘要：

碳管与液晶物质同为各向异性材料。碳管具有液晶行为，利用碳管的液晶性可实现其有序取向，表现出优异物化性能。碳管与液晶二者的共性，激发我们去探索它们之间相似外在的内在本质。Frank弹性形变理论是液晶物质得以广泛应用的理论基石,简单的Frank弹性常数即可完全描述材料的各向异性及其对外界的响应。然而碳管不同于普通液晶分子具有独特的内在结构和力学弹性特征（杨氏模量E），其与Frank常数间必存在着内在联系。本项目旨在研究碳管液晶行为的物理弹性机制，使碳管取向及应用研究有规律可循。将基于较成熟的液晶理论，以简单、具体的二维圆形液滴模型为模板，借此边界束缚、内部自由-熵补偿的受挫（frustration）效应，结合实验与理论模拟，获得相应于碳管的自组织形貌自由能，对其Frank取向液晶现象进行分析，从而定位其Frank取向弹性模量与E之间探索性的物理关系，揭示其自组织液晶行为的内在弹性特征依赖性。

结论摘要：

本项目旨在研究碳纳米管液晶行为的机理，探索其液晶现象的内在本质。考查碳纳米管在其较稀的分散液液滴中、室温自然蒸发条件下的自组织，获得适于碳纳米管的Frank 展曲性及弯曲弹性常数（液晶科学的重要物理参数），解释了碳纳米管在其蒸发液滴之中自组织、平衡稳定的取向形貌。以碳纳米管自身的弹性特征，将它的液晶性取向及其成环现象统一起来，碳纳米管的高杨氏模量赋予了其较高的弯曲形变参数，并对应相对较低的展曲形变量；由于纳米碳管自身的弯曲弹性，它可以以环形的几何构型广泛存在。二者同属于碳纳米管的相行为，将对其取向应用的研究很有启发。此外，还对影响碳纳米管在其蒸发液滴之中自组织的各种因素，进行匹配优化，确定更为精确的Frank 特性参数；从而使液晶性机理的分析探索更为可信和具有说服力。