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1、納米顆粒及納米顆粒與其它材料構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)成為近年來(lái)人們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。采用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅方法對(duì)碳納米管-硅納米顆粒復(fù)合體系(SiNP@CNT)和過(guò)渡金屬合金納米顆粒的結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
采用分子動(dòng)力學(xué)方法和模擬退火技術(shù)在原子尺度上模擬了不同尺寸硅納米顆粒在碳納米管表面的生長(zhǎng)和形成過(guò)程,并分析了獲得的硅納米顆粒的基本結(jié)構(gòu)。研究表明,由于碳納米管巨大的表面曲率,硅原子層在納米管表面不會(huì)形成二維薄膜
2、,而是形成具有三維結(jié)構(gòu)的納米顆粒。小的SiNPs可以穩(wěn)定地附著在碳納米管表面,隨SiNPs尺寸的增大分別呈類(lèi)似帳篷狀、籠狀和類(lèi)球型結(jié)構(gòu),尺寸大于碳納米管值徑的大SiNPs,則形成類(lèi)似于硅晶體的無(wú)定型結(jié)構(gòu)。
研究了碳納米管內(nèi)硅納米線的形成過(guò)程,并采用Lindemann指數(shù)分析了這種碳納米管-硅納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)(SiNW@CNT)的熱穩(wěn)定性。研究表明,在碳納米管內(nèi)填充一定數(shù)目的硅原子通過(guò)恒溫弛豫和冷凍后,能夠形成亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)的硅納米線,
3、從而獲得一種SiNW@CNT新型復(fù)合結(jié)構(gòu)。由于碳納米管的限制性保護(hù)作用,封裝的硅納米線相比于自由空間中相同尺寸的硅納米線具有更高的熱穩(wěn)定性。對(duì)SiNW@CNT新型復(fù)合結(jié)構(gòu)的屈曲力學(xué)性質(zhì)的分析,發(fā)現(xiàn)碳管內(nèi)硅納米線的存在增加了碳納米管的臨界壓縮應(yīng)變,但降低了碳納米管的臨界拉伸應(yīng)變。
采用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅相結(jié)合的方法,分析研究了FeCo和FeNi合金納米顆粒的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于FeCo和FeNi合金納米顆粒,不論是通
4、過(guò)高溫退火獲得的晶體樣結(jié)構(gòu),還是通過(guò)高溫淬火獲得的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu),合金顆粒都展現(xiàn)出一種新型的準(zhǔn)核殼結(jié)構(gòu)(QCS)。該結(jié)構(gòu)表面被Fe原子所包裹,而在合金結(jié)構(gòu)內(nèi)部Fe原子和Co(Ni)原子則呈現(xiàn)均勻分布。對(duì)于這種準(zhǔn)核殼結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理,利用正二十面體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了第一性原理總能分析和基于嵌入原子方法勢(shì)函數(shù)的交換能差分析,分析表明準(zhǔn)核殼結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制主要是通過(guò)Fe原子分布在表面以降低體系的總能量。
研究了FeCo,FeNi合金納米顆粒的結(jié)
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