原位透射電鏡電子束輻照誘導(dǎo)SWCNT結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性研究.pdf

1、在當(dāng)前納米科學(xué)研究背景下，材料基礎(chǔ)科學(xué)前沿已不僅開始在納米尺寸(極度尺寸局域限制)，而且開始在納、皮、飛秒時(shí)間尺度(極度超快時(shí)間限制)上揭示材料結(jié)構(gòu)和性能。尤其是系統(tǒng)研究能量束與相關(guān)低維納米材料非平衡、極度局域和超快相互作用，不僅可以為當(dāng)前的納米材料加工工藝提供關(guān)鍵的參考和指導(dǎo)，更重要的是，可以揭示與低維納米結(jié)構(gòu)納米曲率相關(guān)的“納尺寸”效應(yīng)和與超快能量束非熱激活相關(guān)的“納時(shí)間”效應(yīng)的納米科學(xué)本質(zhì)問題。 為此，我們?cè)谇叭四芰渴T導(dǎo)

2、硅鍺材料中納米孔結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的研究基礎(chǔ)上，選取SWCNT作為輻照研究對(duì)象，采用我們自行發(fā)展的一套研究高能電子束與相關(guān)低維納米材料交互作用的研究方法，重新考察了三組不同形態(tài)SWCNTs的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性：(1)一端固定一端自由的SWCNT；(2)兩端固定的SWCNT；(3)同一觀察視場(chǎng)中軸向彎曲與軸向平直的SWCNT。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同條件的電子束輻照下，一端固定一端自由的SWCNT以快速軸向收縮減少其表面能，而徑向收縮和頸縮相對(duì)慢得多；兩

3、端固定的SWCNT表現(xiàn)為明顯的徑向收縮和頸縮；而對(duì)于同一觀察視場(chǎng)中軸向彎曲與軸向平直SWCNTs不穩(wěn)定性的比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明軸向彎曲的SWCNT更不穩(wěn)定，并易于軸向收縮，而軸向平直SWCNT僅能靠徑向收縮來減少其表面能。此外，我們?cè)趦啥斯潭⊿WCNT的頸縮過程中還首次觀察到了電子束非熱激活誘導(dǎo)引起SWCNT表面塑性流變或濕潤(rùn)效應(yīng)的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。整體實(shí)驗(yàn)表明，SWCNT納米曲率效應(yīng)和電子束非熱激活對(duì)SWCNTs結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性起著關(guān)鍵影響。

4、 從以上SWCNT納米曲率效應(yīng)和電子束非熱激活效應(yīng)引起的SWCNT結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，我們進(jìn)一步從廣義的低維納米結(jié)構(gòu)納米曲率效應(yīng)和超快能量束誘導(dǎo)“點(diǎn)陣”失穩(wěn)和“聲子”軟模效應(yīng)對(duì)SWCNT在高能電子束非熱激活輻照下的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性進(jìn)行了深入分析討論和模擬，并給出了全新、全面、正確的解釋。這種以“納尺寸”和“納時(shí)間”效應(yīng)對(duì)SWCNT結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的分析從根本上克服了傳統(tǒng)knock-on機(jī)制在解釋低維納米結(jié)構(gòu)內(nèi)稟不穩(wěn)定性和能量束與低