帶電單壁碳納米管力學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、本文分別用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，量子力學(xué)與分子動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法研究了帶電單壁碳納米管的靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)行為：
　　 1.提出了關(guān)于金屬型碳納米管在電場(chǎng)中變形的柱殼理論。借助于半球模型，本文得到了金屬型碳納米管在電場(chǎng)中的電荷與電場(chǎng)分布的解析解。將帶電碳原子所受的電場(chǎng)力看作是碳納米管的內(nèi)力，根據(jù)柱殼理論碳納米管在電場(chǎng)中的變形被解析地給出。結(jié)果表明：碳納米管的長(zhǎng)徑比對(duì)碳納米管在電場(chǎng)中的變形有重大影響，長(zhǎng)徑比越大，碳納米管的變形越明顯；碳納米管

2、的徑向變形沿軸向是不均勻的，最大的徑向變形出現(xiàn)于碳納米管的端部；更為有意義的是，結(jié)果還表明，即使外加電場(chǎng)不夠大，對(duì)于長(zhǎng)徑比很大的碳納米管仍然可以表現(xiàn)出明顯的變形。文所得到的帶電碳管的力學(xué)變形與已有的結(jié)果是吻合的，而且本文的結(jié)果是對(duì)已有結(jié)果的進(jìn)一步補(bǔ)充
　　 2.用基于量子力學(xué)的密泛函理論與分子動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法研究了帶電單壁碳納米管在軸向加載下的力學(xué)行為。通過(guò)量子力學(xué)方法，我們計(jì)算了帶電碳納米管的電荷分布。用帶電碳原子的靜電作用

3、和分子力場(chǎng)來(lái)計(jì)算碳納米管的總能量，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法，研究了帶電單壁碳納米管的力學(xué)行為。我們的結(jié)果表明，在外部電荷的作用下，單壁碳納米管變得更穩(wěn)定。相比于不帶電碳納米管，在相同的軸向加載下，帶電碳納米管不容易被壓縮，同時(shí)碳納米管更不容易屈曲。我們的結(jié)果還進(jìn)一步表明，外電荷的注入會(huì)提高碳納米管的楊氏模量。
　　 3.用基于量子力學(xué)的密泛函理論與分子動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法研究了兩端固定的帶電單壁碳納米管的動(dòng)力學(xué)行為。通過(guò)對(duì)兩端固定