碳納米管自組裝振動性能分析與分子動力學模擬.pdf

1、納米技術的飛速發(fā)展為人們提供了一種思路，能否利用碳納米管制作滑動軸承、滾動軸承，千兆赫茲的振蕩器以及機械中的扭轉彈簧等。為了實現(xiàn)這些結構很重要的一點就是控制他們的位置形狀以及尺寸。本文采用分子動力學模擬結合連續(xù)介質力學和統(tǒng)計力學的方法，對碳納米管在水中自組裝特性及相關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動力，首先在理論上給出范德華力數(shù)學表達式。這一表達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過程中的振動頻率表達式。
　　利用分子動力學軟件GROMACS來模擬自組裝過程，并分析在不同的勢函數(shù)，不同尺寸不同溫度等條件下對自組裝過程中振動頻率的影響。
　　對模擬過程中的水進行研究。碳納米管之間的不同間隙產(chǎn)生不同的水結構，分析這些水結構對自組裝過程以及對振動頻率的影響。
　　本課題的結論一方面在理論上給出了驅動力范德華力和振動頻率的數(shù)學表達式，使其具有理論基礎，另一方面通過分子動力學軟件來模

3、擬實際過程，通過分析得出范德華勢能主要影響的是納米管的振動頻率，而不是振動的衰減率的結論。進一步得出小尺寸的碳納米管的振動頻率較高，但不能更好的維持振動的結論。溫度對頻率的影響很小，頻率幾乎沒有改變。在此基礎上分析了水環(huán)境下水對模擬結果的影響，得出在碳納米管所包圍的受限空間內(nèi)，形成的水結構與碳納米管形成的空隙有關系的結論。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通過自身的熱振