Исследование влияния топологических дефектов на механические свойства углеродных нанотрубок

• Автор: Тин Ко Ко Вин
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Общие положения

1.1.1. Структура панотрубок

1.1.2. Получение нанотрубок

1.2. Свойства нанотрубок

1.2.1 Электрические свойства

1.2.2. Химические свойства

1.2.3. Механические свойства

1.2.4. Электромеханические свойства

1.3. Прикладное использование нанотрубок и наноструктур

1.3.1. Эффективная смазка

1.3.2. Катоды на основе углеродных нанотрубок
1.3.3.Текстильные изделия из углеродных нанотрубок
1.3.4. СТМ-литография панолент из графена
1.3.5. Использование углеродных нанотрубок в качестве сорбентов
1.4. Структурные и упругие свойства нанотрубок
ГЛАВА 2.МОДЕЛИ И МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
2.1. Методы молекулярной динамики
2.2. Канонические ансамбли
2.3. Релаксационные алгоритмы
2.4. Потенциалы взаимодействия
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОБОСОБЛЕННЫХ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ
ДЕФЕКТОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УНТ

3.1. Напряженное состояния УНТ, содержащих топологические дефекты и методы его расчета
3.2. Деформация и внутренняя энергия УНТ, содержащих топологические дефекты
3.3. Влияние топологических дефектов на деформационнонапряженное состояния УНТ с различными параметрами
3.4. Локальные свойства упругости УНТ, содержащих топологические дефекты
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ И ВЛИЯНИЕ ИХ АНСАМБЛЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УНТ
4.1. Методические особенности и параметры моделирования
4.2. Исследование парного взаимодействия топологических
дефектов
4.3. Анализ влияния плотности топологических дефектов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
В последние десятилетия углеродные нанотрубки (УНТ), благодаря своим уникальным свойствам, привлекают пристальное, внимание исследователей в самых разнообразных областях научных исследований и практических разработок. Пожалуй, наибольшее количество работ связано с анализом возможностей применения УНТ в качестве элементной базы в микро- и нано- электронике, поскольку, с одной стороны, современные технологии позволяют сравнительно дешево получать УНТ в достаточном-количестве, а, с другой стороны, являясь по своей; сути наноскопическими образованиями, УНТ способны изменять свою зону проводимости в широком интервале значений, проявляя свойства проводников, полупроводников и диэлектриков: Не менее удивительны механические, свойства УНТ,
поскольку, наряду с прочностью, сравнимой; с алмазом (их модуль Юнга составляет, порядка 1 ТНа), УНТ характеризуются;гибкостью, превышающей лучшие: марки стали (их изгибная- прочность составляет порядка» 10 ГПа). Несмотря: на большую практическую значимость, механические свойства’ УНТ изучены крайне недостаточно. Очевидные проблемы проведения экспериментальных исследований механических свойств: объектов
наноскопического масштаба приводят к тому, что» получаемые данные, основанные на. использовании различных методик, могут приводить, к результатам различающимся между собой более чем на порядок: По-видимому, успехи в понимании природы механических свойств УНТ следует связывать с компьютерными экспериментами, которые позволяют не только наиболее полно и точно воспроизводить физические процессы, протекающие на атомарном уровне в углеродных нанотрубках в условиях внешнего: нагружения, но и на основе анализа гипотетических моделей появляется возможность проводить исследования и оценивать степень влияния

течение времени своего развития (движения) в термодинамическом пределе, соответствующему бесконечно долгому времени наблюдения. Такая система называется эргодической. Мы получаем усредненное значение множества:
где интегрирование производится по всему фазовому пространству. Это уравнение - основа положений статистической механики Гиббса. Верхнее условие эргодичности эквивалентно положению, что среднее время и среднее значение множества системы равны.
Температура Т вводится с помощью соотношения:
где кв - постоянная Больцмана и / - число степеней свободы. Давление вводится с помощью соотношения:
где г(у):- г(,) - г0) - вектор расстояния между і -тым и / -тым атомом, Б® -сила между ними. Для получения полного давления Р должно быть добавлено:
Аеп^рСПІ{Т)А(Т)сіТ,
(2.6)
(2.8)
Р = ркнТ +<Ж >.
(2.9)
Коэффициент диффузии О может быть рассчитан на основании: