多元協(xié)同納米材料界面的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、“多元協(xié)同納米材料”是本課題組在“二元協(xié)同納米界面材料”基礎(chǔ)上提出的概念，是對(duì)二元協(xié)同性和界面材料的推廣與補(bǔ)充。它是以有效地利用化學(xué)場(chǎng)、光場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱場(chǎng)等外場(chǎng)誘導(dǎo)作用下的非平衡態(tài)協(xié)同效應(yīng)為前提，以尋求有技術(shù)投產(chǎn)前景的新型納米復(fù)合材料為目的，在材料基體基礎(chǔ)上進(jìn)行多元協(xié)同納米材料界面結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。“多元協(xié)同納米材料”的界面設(shè)計(jì)思想是：當(dāng)多元組分采取某種特殊的界面協(xié)同后，在微觀和介觀尺度上形成交錯(cuò)的納米尺寸的性質(zhì)不同的界面相區(qū)，從而使材料

2、具有某種功能。納米石墨微片(NanoG)兼具納米結(jié)構(gòu)、量子禁閉效應(yīng)、優(yōu)良導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特點(diǎn)，有望成為下一代納米電子元件材料，像操控波一樣來(lái)操控電子。碳納米管(CNT)因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在納米電子學(xué)、信息、納米機(jī)電系統(tǒng)、材料增強(qiáng)、能源等領(lǐng)域有了新的應(yīng)用突破。樹(shù)狀大分子(Dendrimer)在藥物、催化、分子識(shí)別等方面的應(yīng)用已成為目前研究熱點(diǎn)，且在光學(xué)、分子電子器件等方面已嶄露頭角。聚吡咯(Ppy)納米管和分子導(dǎo)線對(duì)納米器件和分子器件的制造起著

3、關(guān)鍵作用。因此本課題以NanoG、SWCNT、Dendrimer和Ppy 為界面設(shè)計(jì)對(duì)象，用分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)進(jìn)行了多元協(xié)同納米材料的界面探究、優(yōu)化和設(shè)計(jì)的遞進(jìn)式研究。
　　 本研究主要內(nèi)容搜考啊：⑴從本課題組已制備的“納米石墨薄片/氯化銀/聚吡咯(NanoG/AgCl/Ppy)納米復(fù)合材料”入手，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬研究了三組分的微觀和介觀界面，得到了材料性能優(yōu)良所必備的界面條件。NanoG 均勻分布在Ppy

4、 中，Ppy 以導(dǎo)電殼層結(jié)構(gòu)修飾AgCl 顆粒，其中Ppy 起著粘合劑的作用，分別與NanoG和AgCl 以強(qiáng)界面結(jié)合。⑵實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明樹(shù)狀大分子與其他組分可形成可調(diào)界面，因而我們選擇“樹(shù)狀大分子/納米石墨薄片/聚吡咯(Dendrimer/NanoG/Ppy)”導(dǎo)電組分，建立其界面材料模型，研究其溫度效應(yīng)及熱敏開(kāi)關(guān)機(jī)理。均一的分布和適當(dāng)?shù)陌矊?dǎo)致界面材料在360K 時(shí)出現(xiàn)高的兼容性；疏散的結(jié)構(gòu)和弱的包覆導(dǎo)致材料在340K和400K 時(shí)出現(xiàn)

5、穩(wěn)定但低兼容性結(jié)構(gòu)。Ppy和Dendrimer的界面兼容性對(duì)整體材料兼容性至關(guān)重要；NanoG 對(duì)界面材料的穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。Dendrimer/NanoG/Ppy 界面材料通過(guò)對(duì)各溫度下樹(shù)狀大分子的形變控制，可實(shí)現(xiàn)熱敏開(kāi)關(guān)功能。⑶利用樹(shù)狀大分子的可調(diào)特性及納米碳管的功能潛質(zhì)，初步嘗試了“樹(shù)枝化單壁碳納米管(Dendronized SWCNT)協(xié)同納米材料”的界面設(shè)計(jì)。以SWCNT(11,5)為核，接枝樹(shù)狀重復(fù)單元，形成樹(shù)枝化單壁碳納米