碳納米管包裹Ni納米線復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)與熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、碳納米管呈納米級(jí)中空一維結(jié)構(gòu),密度小,硬度髙,具有極佳的物理和化學(xué)性質(zhì),高的比表面積,可以被用來(lái)制造高品質(zhì)的吸附材料。人們用不同的金屬、半導(dǎo)體和高分子有機(jī)物分別對(duì)碳納米管進(jìn)行填充,得到一種獨(dú)特膠囊狀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,且不同的填充物可得到不同功能的納米材料。實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)金屬物質(zhì)對(duì)碳納米管的填充,理論研究發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合材料具有優(yōu)質(zhì)的特性:可以做多功能的金屬催化劑,可以增加內(nèi)部金屬的抗氧化性,具有極強(qiáng)的力學(xué)性質(zhì)。實(shí)際上,這種復(fù)合體系內(nèi)部界面

2、之間的相互作用也會(huì)影響金屬納米線的結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出不同的物化性質(zhì)。本文著重討論碳納米管內(nèi)金屬納米線的結(jié)構(gòu)。
　　采用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬研究扶手型碳納米管包裹Ni納米線復(fù)合體系的結(jié)構(gòu),文中涉及兩種原子的相互作用,碳原子的相互作用由Tersoff勢(shì)來(lái)描述,Ni原子的相互作用由Tight Binding勢(shì)來(lái)描述,采用Lennard-Jones勢(shì)來(lái)描述C-Ni的互相作用。經(jīng)過(guò)高溫弛豫和退火的過(guò)程得到穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),并對(duì)其討論分析。
　　首先

3、討論碳納米管內(nèi)所包裹Ni納米線的螺旋度和熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明,Ni納米線為多殼層螺旋結(jié)構(gòu),各殼層是由多條Ni原子鏈螺旋而成,不同層的螺旋度不同,內(nèi)層的螺旋度明顯大于外層。當(dāng)每層的Ni原子鏈條數(shù)為3的整數(shù)倍時(shí),其螺旋度最大。Ni納米線的螺旋度與碳納米管的管徑相關(guān),各層螺旋度的大小隨管徑的增加有明顯的周期性變化。碳納米管對(duì)Ni納米線有很好的保護(hù)作用,即使是高溫對(duì)Ni納米線的結(jié)構(gòu)及螺旋度也影響很小。
　　其次通過(guò)原子勢(shì)能分布圖討論(9,9