缺陷及預(yù)應(yīng)變對雙壁碳納米管振蕩器的影響.pdf

1、碳納米管(CNTs)自發(fā)現(xiàn)以來就以其良好的力學(xué)和電學(xué)性能受到了廣泛的關(guān)注。研究者們利用雙壁碳納米管（DWCNTs）之間超潤滑的特性，將其運(yùn)用在振蕩器上，制造頻率超過 GHz的機(jī)械振蕩器。本文以DWCNTs為研究對象，使用分子動(dòng)力學(xué)（Molecular Dynamics，MD）方法研究缺陷及預(yù)應(yīng)變對DWCNTs振蕩器性能的影響。研究的內(nèi)容和主要結(jié)論如下：
　?。?）首先，本文在DWCNTs模型上分別對其內(nèi)外管引入空位缺陷，分析了空位

2、缺陷的數(shù)量、位置分布和排列方式對DWCNTs振蕩器性能的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)空位缺陷分布在 DWCNTs的內(nèi)管上時(shí)，隨著空位缺陷的增加，振幅衰減加快，品質(zhì)因子（Q-factor，Q值）減小，振蕩頻率升高，主要原因是空位缺陷改變了DWCNTs層間的范德華勢(VDW Potential)的分布以及振蕩過程中發(fā)生的偏心搖擺振蕩使得能量衰減加快；當(dāng)空位缺陷分布在DWCNTs的外管上時(shí)，在一定的數(shù)量范圍內(nèi)，空位缺陷對Q值的影響并不是特別大。

3、r>　?。?）其次，在公度DWCNTs振蕩器振蕩前，預(yù)先對其內(nèi)管或外管施加預(yù)應(yīng)變，分析室溫下預(yù)應(yīng)變對其振蕩性能的影響。研究結(jié)果表明：在室溫下，當(dāng)公度DWCNTs振蕩器受到拉伸應(yīng)變時(shí)，隨著拉伸應(yīng)變的增加，公度DWCNTs振蕩器的能量耗散會(huì)加快，從而導(dǎo)致振幅衰減越來越快，其性能越來越差；當(dāng)公度DWCNTs振蕩器受到壓縮預(yù)應(yīng)變時(shí)，隨著壓縮應(yīng)變的增加，公度DWCNTs振蕩器的振幅衰減同樣也越來越快，其性能也越來越差，而在無預(yù)應(yīng)變的時(shí)候其振蕩性能

4、最穩(wěn)定。因此，在室溫下生產(chǎn)組裝公度DWCNTs振蕩器時(shí)，應(yīng)該盡可能消除預(yù)應(yīng)變，從而降低對其性能的影響。
　?。?）最后，在非公度DWCNTs振蕩器振蕩前，預(yù)先對內(nèi)管或外管施加應(yīng)變，研究不同溫度下預(yù)應(yīng)變對非公度DWCNTs振蕩器性能的影響。研究結(jié)果表明：在低溫下，當(dāng)振蕩前對非公度DWCNTs振蕩器施加預(yù)應(yīng)變時(shí)，在小應(yīng)變階段，預(yù)應(yīng)變能提高非公度DWCNTs振蕩器的Q值，改善振蕩器的穩(wěn)定性，隨著應(yīng)變的繼續(xù)增加，Q值又會(huì)逐漸下降。隨著溫度