氧化、氫化及氟化碳納米管可控制備的數值研究

《氧化、氫化及氟化碳納米管可控制備的數值研究》是依託石家莊鐵道大學，由張存擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：氧化、氫化及氟化碳納米管可控制備的數值研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張存
• 依託單位：石家莊鐵道大學

項目摘要

作為最重要的幾種碳納米管衍生物，氧化碳納米管、氫化碳納米管及氟化碳納米管在碳納米管功能化套用中具有重要作用。然而，如何實現這三種衍生物的可控制備，包括對修飾物密度、分布及位置的控制，仍需深入研究。本項目擬運用全原子化學反應分子動力學模擬方法對碳納米管輔助氧化石墨烯、氫化石墨烯及氟化石墨烯自組裝製備碳納米管衍生物的物理化學過程開展深入研究，力圖揭示修飾物類型、密度、排布方式及位置對碳納米管衍生物製備的影響，為新型碳納米管衍生物的製備提供理論依據。

結題摘要

作為最重要的幾種碳納米管衍生物，氧化碳納米管、氫化碳納米管及氟化碳納米管在碳納米管功能化套用中具有重要作用。然而，如何實現這三種衍生物的可控制備，包括對修飾物密度、分布及位置的控制，仍需深入研究。本項目運用全原子化學反應分子動力學模擬方法針對石墨烯衍生物的自組裝行為開展了一系列研究，分析了修飾物類型、密度等因素的影響，結果表明：石墨烯衍生物會自組裝形成各種複雜結構，包括納米卷結構、石墨烯螺旋條帶結構等。進而，研究了石墨炔在碳納米管上的自組裝行為，並發現：在低溫下，石墨炔可以形成穩定的螺旋結構；在高溫下，石墨炔無法在碳納米管上形成完美碳納米管；通過升溫的方法，低溫下形成的石墨炔螺旋結構可以轉變為完美石墨炔納米管，並且具有手性可控性。進而，研究了石墨炔納米管的拉伸力學性能，研究發現：石墨炔納米管在低溫下表現為脆性行為，在高溫下表現為塑性行為；石墨炔納米管的脆韌轉變行為與其手性、溫度、應變率均有關。最後，研究了石墨炔拉伸力學性能的手性依賴性，研究表明：石墨炔楊氏模量受手性影響較小；其楊氏模量、破壞應力、破壞應變隨溫度升高而降低，當溫度從1K升高到1200K其降幅達60%。本項目研究成果能夠為石墨烯衍生物、石墨炔納米管可控制備及套用提供理論指導，並發展了微納米力學。