碳納米管自組裝振動(dòng)性能分析與分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、納米技術(shù)的飛速發(fā)展為人們提供了一種思路，能否利用碳納米管制作滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承，千兆赫茲的振蕩器以及機(jī)械中的扭轉(zhuǎn)彈簧等。為了實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)很重要的一點(diǎn)就是控制他們的位置形狀以及尺寸。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)合連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的方法，對(duì)碳納米管在水中自組裝特性及相關(guān)振蕩頻率等問題作了研究。
　　主要內(nèi)容為:
　　范德華力是自組裝的驅(qū)動(dòng)力，首先在理論上給出范德華力數(shù)學(xué)表達(dá)式。這一表達(dá)式是在忽略碳納米管內(nèi)部阻力的情況下得出的，

2、然后給出碳納米管在振動(dòng)過程中的振動(dòng)頻率表達(dá)式。
　　利用分子動(dòng)力學(xué)軟件GROMACS來模擬自組裝過程，并分析在不同的勢(shì)函數(shù)，不同尺寸不同溫度等條件下對(duì)自組裝過程中振動(dòng)頻率的影響。
　　對(duì)模擬過程中的水進(jìn)行研究。碳納米管之間的不同間隙產(chǎn)生不同的水結(jié)構(gòu)，分析這些水結(jié)構(gòu)對(duì)自組裝過程以及對(duì)振動(dòng)頻率的影響。
　　本課題的結(jié)論一方面在理論上給出了驅(qū)動(dòng)力范德華力和振動(dòng)頻率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，使其具有理論基礎(chǔ)，另一方面通過分子動(dòng)力學(xué)軟件來模

3、擬實(shí)際過程，通過分析得出范德華勢(shì)能主要影響的是納米管的振動(dòng)頻率，而不是振動(dòng)的衰減率的結(jié)論。進(jìn)一步得出小尺寸的碳納米管的振動(dòng)頻率較高，但不能更好的維持振動(dòng)的結(jié)論。溫度對(duì)頻率的影響很小，頻率幾乎沒有改變。在此基礎(chǔ)上分析了水環(huán)境下水對(duì)模擬結(jié)果的影響，得出在碳納米管所包圍的受限空間內(nèi)，形成的水結(jié)構(gòu)與碳納米管形成的空隙有關(guān)系的結(jié)論。碳納米管本身已經(jīng)具有了原子尺度光滑表面，而周圍的水分子比碳原子要靈活得多，所以碳納米管間的這些水分子會(huì)通過自身的熱振