1.优秀博士学位一维纳米结构的论文中英文摘要是什么
碳纳米管、铜纳米线是构成未来纳米器件的重要元素,如何了解和描述其力学特性成为人们非常关注的科学问题。
采用分子动力学方法研究这类纳尺度结构,只能得到个案结果,难以获得多个物理量之间的一般关系。连续介质力学方法能否适用于这类本质离散的纳尺度结构呢?若不适用,是否可以改造之? 本文以碳纳米管及铜纳米线等一维纳米结构为研究对象,采用连续介质力学分析与分子动力学计算相结合的方法,探索连续介质力学的有效性及失效时的改进,对碳纳米管中纵波与弯曲波的传播、单壁及多壁碳纳米管的屈曲、碳纳米管与刚性壁的碰撞、铜纳米线的表面效应引起的尺寸效应、铜纳米线的动力屈曲和纳尺度的温度等问题进行了研究,其主要创新及学术贡献如下: 1。
用连续介质力学方法及基于Tersoff-Brenner势的分子动力学方法对比研究了碳纳米管中弯曲波的传播及频散问题,主要考虑了转动惯量、剪切变形及非局部弹性所描述的微结构对碳纳米管中弯曲波频散的影响。建立了考虑转动惯量及剪切变形的非局部弹性梁动力学方程。
基于考虑转动惯量及剪切变形的非局部弹性梁模型,Timoshenko梁模型及Euler梁模型,给出了单壁碳纳米管中弯曲波传播的频散关系。然后用分子动力学方法模拟了不同周期的弯曲波在碳纳米管中的传播。
结果表明:Euler梁模型只在很小的波数范围内适用,Timoshenko梁模型能更好地给出单壁碳纳米管中弯曲波的频散关系;当波数非常大时,碳纳米管的微结构对波的传播将产生非常重要的影响,此时随着波数的增加相速度将会降低;考虑了转动惯量、剪切变形及非局部弹性的梁模型可以较好预测这时的频散关系。 该研究结果发表在Physical Review B上,被评价为“这是一篇非常有趣的论文,很有可能对碳纳米管动力学行为的研究产生重要的贡献和影响”。
2。用连续介质力学方法及基于Tersoff-Brenner势的分子动力学方法对比研究了碳纳米管中纵波的传播及频散问题,主要考虑了微结构对碳纳米管中纵波频散的影响。
首先用分子动力学模拟了不同周期的纵波在碳纳米管中的传播。然后基于各种弹性杆模型、弹性壳模型、非局部弹性杆模型及非局部弹性壳模型得出了频散关系。
结果表明:只有考虑非局部弹性的壳模型能很好地预测两支频散关系,微结构以及纵波与管壁径向运动的耦合会影响碳纳米管中高频纵波的频散。 该研究结果发表在Nanotechnology上。
3。研究了碳纳米管的屈曲及后屈曲。
先用基于Tersoff-Brenner 势的分子动力学方法研究单壁碳纳米管在轴向载荷下的非线性后屈曲行为,结果表明:碳纳米管在后屈曲阶段近似为理想塑性弹簧,其屈曲过程是能量吸收的过程,碳纳米管可作为很好的吸能元件;连续介质力学可以较好地给出碳纳米管的屈曲点,但只能给出近似的后屈曲行为。 该研究结果发表在Acta Mechanica Solida Sinica上。
然后用分子动力学方法模拟了多壁碳纳米管在压缩、弯曲变形下力与变形的关系。通过与组成多壁碳纳米管的各单壁碳纳米管的比较分析,揭示了多壁碳纳米管层间Van der Waals力对碳纳米管力学性质的影响。
采用6-12形式的Lennard-Jones势描述碳纳米管壁间Van der Waals力。计算结果表明:多壁碳纳米管的比强度明显高于单壁碳纳米管;Van der Waals力对杨氏模量影响不大,但对碳纳米管屈曲行为的影响却相当显著。
该研究结果发表在固体力学学报上。 4。
用分子动力学方法模拟碳纳米管与刚性壁的正碰撞过程,并与弹性动力学方法的分析结果进行对比。在分子动力学模拟中,采用Tersoff-Brenner势描述碳纳米管的原子间相互作用,用6-12形式的Lennard-Jones势描述碳纳米管与刚性壁间相互作用。
结果表明:两种方法所得到的应力波传播速度吻合较好,应力波的传播过程是原子的动能和原子间势能的转化过程;与弹性动力学分析结果不同的是,在发生屈曲以前,碳纳米管与刚性壁的接触时间不仅与碳纳米管的长度近似成线性关系,还与管径及碰撞初速度有关;碰撞过程中,碳纳米管端部应力并非定值,但其平均值与弹性动力学计算结果相差不大。 该研究结果发表在固体力学学报上。
5。研究了尺寸效应对铜纳米线杨氏模量的影响,以及铜纳米线的动力屈曲问题。
首先根据基于内嵌原子势的分子动力学模拟结果,利用铜纳米线的非均匀性解释了尺寸效应对铜纳米线的杆模型和梁模型的等效杨氏模量的影响。 和分子动力学的结果相对比,新的杆模型与以前的杆模型都符合得很好,但新的非均匀梁模型比以前的梁模型符合得更好。
从对铜纳米线纵向振动和横向振动的固有频率的分子动力学模拟中同样得到纳米铜金属线的尺寸效应。该研究结果发表在International Journal of computational method上。
然后用分子动力学方法和弹性动力学方法研究了铜纳米线的动力屈曲,模拟了不同载荷下铜纳米线的动力屈曲型态。用弹性动力学理论分析铜纳米线的动力屈曲,并与分子动力学模拟的结果进行了比较。
分子动力学模拟得到的屈曲临界载荷略高于弹性动力学所给出的临界载荷。 根据弹性动力学预测,应力波会对铜纳米线的动力屈曲产生显著影响。
该研究结果发表在。
2.来几篇纳米的小论文希望尽快看到
我国“纳米”论文 新华社北京6月9日电(记者李斌、吴晶晶)截至2004年12月,我国已有从事纳米技术贸易的公司800多家,纳米技术研究机构上百家,但是目前我国纳米科技的产业化效果还不太理想,技术门槛较低的纳米产品在市场占大多数。
这是记者从9日举行的2005中国国际纳米科技会议获悉的。 “我国的纳米材料研究已经有了基础,但是90%以上的‘纳米’企业是50人以下的小企业,纳米产业亟须提高科技含量。”
中国科学院常务副院长白春礼说。 作为世界上少数几个最先开展纳米科技研究的国家之一,我国在纳米研究中创新成果不断,目前已初步形成了一支3000多人的高水平纳米研究队伍,2004年1月至8月我国SCI纳米科技研究论文总数居于世界第一位。
然而,在我国纳米科技产业化过程中,由于许多纳米技术项目研发时间较短,属于启动阶段,缺乏从基础研究到产业化的无缝连接机制,导致纳米技术成果不能顺利转化。白春礼院士等专家指出,虽然国内已建立了几十条纳米材料和技术的生产线,但是产品主要集中在技术门槛较低的纳米粉体制备方面,市场上很多的“纳米商品”还不是真正意义上的“纳米产品”。
此外,我国纳米研究中也存在不少问题,如研究群体相对分散,缺乏整体布局;多学科交叉融合程度不够,缺乏先进的实验设施,创新能力差;信息交流少,经费投入不足。 专家建议,在纳米技术未来发展上,我国首先要加强纳米科技公共技术平台建设,促进研究资源的整合、学科的交叉融合以及学科目标的凝练,促进技术集成和技术创新;还应通过纳米产品标准制定、纳米技术的认证认可等工作,规范纳米科技产业化工作,提高我国纳米科技企业的国际竞争力。
3.【碳纳米管有什么用途】
碳纳米管作者:张楚钰 碳纳米管:贵比黄金、细赛人发的"超级纤维"--------------------------------------------------------------------------------贵比黄金、细赛人发的“超级纤维”碳纳米管,实际上和金刚石、石墨同属于一个家族.作为近年来材料领域的研究热点,碳纳米管受到各国科学家的高度重视.和厘米、微米一样,纳米是一种尺度单位,一纳米是一米的十亿分之一.1991年被人类发现的碳纳米管,是由石墨碳原子层卷曲而成的碳管,管直径一般为几个纳米到几十个纳米,管壁厚度仅为几个纳米,像铁丝网卷成的一个空心圆柱状“笼形管”.它非常微小,5万个并排起来才有人的一根头发丝宽,实际上是长度和直径之比很高的纤维.作为石墨、金刚石等碳晶体家族的新成员,碳纳米管韧性很高,导电性极强,场发射性能优良,兼具金属性和半导体性,强度比钢高100倍,比重只有钢的1/6.因为性能奇特,被科学家称为未来的“超级纤维”.虽然成分和石墨一样,但碳纳米管潜在用途十分诱人:可制成极好的微细探针和导线、性能颇佳的加强材料、理想的储氢材料.它使壁挂电视进一步成为可能,并在将来可能替代硅芯片的纳米芯片和纳米电子学中扮演极重要的角色,从而引发计算机行业革命.碳纳米管也是“纳米世界”中的重要一员.在纳米材料中,包括碳纳米管、碳纳米纤维在内的碳纳米材料一直是近年来国际科学的前沿领域之一.从近期美国《科学索引》核心期刊发表的和碳纳米管有关论文数看,我国排在美、日之后位居世界前列.碳纳米管的发展历程如下:1991年,日本科学家发现碳纳米管;1992年,科研人员发现碳纳米管随管壁曲卷结构不同而呈现出半导体或良导体的特异导电性;1995年,科学家研究并证实了其优良的场发射性能;1996年,我国科学家实现碳纳米管大面积定向生长;1998年,科研人员应用碳纳米管作电子管阴极;1998年,科学家使用碳纳米管制作室温工作的场效应晶体管;1999年,韩国一个研究小组制成碳纳米管阴极彩色显示器样管;2000年,日本科学家制成高亮度的碳纳米管场发射显示器样管.近年来,我国科学家不仅在世界上合成出最长的碳纳米管,而且加紧了碳纳米管的应用研究,研制出具备良好储氢性能的碳纳米管和具备初步显示功能的碳纳米管显示器,并在利用其电子发射性能研制发光器件.。