低維結(jié)構(gòu)加工過程和其力學(xué)性能的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、本文以分子動力學(xué)模擬為主要研究手段,對碳納米管的力學(xué)性能及壓桿穩(wěn)定性、一種隆起的微納加工技術(shù)和碳納米管與金剛石的接觸問題分別進(jìn)行了模擬。碳納米管由于特殊的空間結(jié)構(gòu)和突出的物理性能而廣泛用于各類掃描探針顯微鏡。本文模擬了碳納米管的拉伸和壓縮過程。仿真結(jié)果表明,若取壁厚h為0.066nm,單壁碳納米管的彈性模量E為4.5TPa,若取壁厚為0.34nm,其彈性模量E為890GPa。模擬了大長細(xì)比單壁碳納米管的壓縮過程。通過對模擬結(jié)果與歐拉公式

2、計算結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),若碳管的幾何尺寸符合歐拉公式的基本條件時,對于不同長度和不同約束的碳納米管失穩(wěn)壓力的分子動力學(xué)模擬結(jié)果與歐拉公式的計算結(jié)果有較好的吻合,表明歐拉公式對碳納米管結(jié)構(gòu)的壓桿穩(wěn)定性問題仍有效。無論是微機(jī)電系統(tǒng)加工,還是微納米器件制造,都離不開微納米尺度的微結(jié)構(gòu)加工技術(shù),在某些器件上需要制造突出狀結(jié)構(gòu),我們對一種隆起結(jié)構(gòu)加工過程進(jìn)行了模擬,金剛石針尖在單晶硅基底上來回的滑動。模擬了不同速度、不同壓力、不同針尖形狀、不同滑動