發(fā)布時間：2020-10-11 17:03

　　 隨著科學研究的不斷深入,科學家創(chuàng)造性地生長出氮化硼包裹碳納米管的復合結構,被稱為氮化硼—碳雙壁納米管(CNT@BNNT)。該結構結合雙方的優(yōu)點,表現(xiàn)出強度和韌性高、熱穩(wěn)定性好、抗氧化能力強、耐高溫等優(yōu)異特性,同時克服了碳納米管高溫易被氧化以及氮化硼納米管導熱性能低于碳納米管的缺點。本文采用分子動力學模擬計算了氮化硼—碳雙壁納米管熱力學性能以及其分別與銅和硅形成的界面熱導的特性。首先,模擬研究了氮化硼—碳雙壁納米管熱力學特性。氮化硼—碳雙壁納米管CNT(10,0)@BNNT(19,0)的應力隨著壓縮應變的增加而線性地增大而后減小,其壓縮楊氏模量為0.856TP。CNT(10,0)@BNNT(19,0)隨著內外管管間作用力的增強,臨界應變和壓縮楊氏模量均有所增加。在溫度為100K至1200K范圍內,CNT(10,0)@BNNT(19,0)熱導率隨著溫度的升高先是大幅度降低最后趨于緩和,具體值從318.52 W/m/K減小到65.62 W/m/K。在壓縮應變?yōu)?至0.1范圍內,CNT(10,0)@BNNT(19,0)熱導率值明顯地隨著壓縮應變增加而減小,具體值從196.57 W/m/K減小到27.73W/m/K。其次,模擬研究了氮化硼—碳雙壁納米管和銅的界面熱導特性。氮化硼—碳雙壁納米管CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Cu的界面熱導在溫度范圍為100K至1000K內隨著溫度的升高而增加,具體值從6.876×10~8 W/m~2/K增加到9.393×10~8 W/m~2/K。CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Cu的界面熱導存在熱整流效應,CNT(10,0)@BNNT(19,0)作為熱端時的界面熱導值在各個溫度均大于基底Cu作為熱端時的值。在壓縮應變?yōu)?至0.1范圍內,CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Cu的界面熱導隨著壓縮應變增加而增大,具體值從7.329×10~8 W/m~2/K增加到13.463×10~8 W/m~2/K。最后,模擬研究了氮化硼—碳雙壁納米管和硅的界面熱導特性。氮化硼—碳雙壁納米管CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Si的界面熱導在溫度范圍為100K至1000K內隨著溫度的升高而增加,具體值從4.537×10~8 W/m~2/K增加到9.666×10~8 W/m~2/K。CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Si的界面熱導存在熱整流效應,CNT(10,0)@BNNT(19,0)作為熱端時的界面熱導值在各個溫度均大于基底Si作為熱端時的值。在壓縮應變?yōu)?至0.1范圍內,CNT(10,0)@BNNT(19,0)和基底Si的界面熱導隨著壓縮應變增加而增大,具體值從4.798×10~8 W/m~2/K增加到7.940×10~8 W/m~2/K。本論文的研究結果可以為氮化硼—碳雙壁納米管的研究和應用提供一定的參考。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN303
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 氮化硼—碳雙壁納米管介紹
        1.2.1 氮化硼—碳雙壁納米管的結構和制備
        1.2.2 氮化硼—碳雙壁納米管的性質和應用
    1.3 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 氮化硼—碳雙壁納米管模擬方面
        1.3.2 氮化硼—碳雙壁納米管實驗方面
        1.3.3 界面熱導
    1.4 研究目的和研究內容
2 分子動力學模擬相關內容
    2.1 分子動力學概述
    2.2 勢函數介紹
    2.3 分子動力學模擬步驟
    2.4 分子動力學相關軟件
    2.5 分子動力學模擬中系統(tǒng)平衡控制
        2.5.1 系綜控制
        2.5.2 溫度控制
        2.5.3 壓強控制
    2.6 導熱系數的分子動力學模擬
        2.6.1 平衡分子動力學模擬EMD
        2.6.2 非平衡分子動力學模擬NEMD
3 氮化硼—碳雙壁納米管熱力學特性的模擬研究
    3.1 模型構建和模擬過程
        3.1.1 模型構建
        3.1.2 勢函數
        3.1.3 模擬過程
    3.2 模擬結果與分析
        3.2.1 不同長度氮化硼—碳雙壁納米管壓縮應力應變曲線
        3.2.2 管間作用力對氮化硼—碳雙壁納米管壓縮應力應變曲線的影響
        3.2.3 溫度對氮化硼—碳雙壁納米管熱導率的影響
        3.2.4 壓縮應變對氮化硼—碳雙壁納米管熱導率的影響
    3.3 本章小結
4 氮化硼—碳雙壁納米管和銅界面熱導的模擬研究
    4.1 模型構建和模擬過程
        4.1.1 界面模型
        4.1.2 勢函數
        4.1.3 模擬過程
    4.2 模擬結果與分析
        4.2.1 溫度對界面熱導的影響
        4.2.2 熱整流效應
        4.2.3 壓縮應變對界面熱導的影響
    4.3 本章小結
5 氮化硼—碳雙壁納米管和硅界面熱導的模擬研究
    5.1 模型構建和模擬過程
        5.1.1 界面模型
        5.1.2 勢函數
        5.1.3 模擬過程
    5.2 模擬結果與分析
        5.2.1 溫度對界面熱導的影響
        5.2.2 熱整流效應
        5.2.3 壓縮應變對界面熱導的影響
    5.3 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李琦;;TiO_2納米管制備及抗菌性能研究[J];科技創(chuàng)新導報;2018年10期

2 王曉艷;孫波;;基于溶膠—凝膠法鑭摻雜TiO_2納米管制備研究[J];當代化工;2018年09期

3 ;更棒的納米管漸行漸近[J];物理通報;2009年12期

4 ;制備納米管的三種方法[J];物理通報;2001年04期

5 李娜;;金屬元素摻雜TiO_2納米管的研究進展[J];化工新型材料;2016年12期

6 王毅一;陳敏東;馬迎慧;范曉龍;;環(huán)肽納米管的合成及應用研究進展[J];化學試劑;2017年02期

7 曹利華;陳擁軍;李建保;駱麗杰;徐智超;張弨;;氯化亞鐵催化制備硼碳氮納米管[J];人工晶體學報;2017年03期

8 高風仙;李玥;趙龍濤;葉英杰;陳壘;盧奎;;三維網狀結構TiO_2納米管的制備及光電性能研究[J];電鍍與精飾;2017年05期

9 萬斌;肖璇;楊琪;;陽極氧化制備10μm長高比表面積的TiO_2納米管[J];稀有金屬材料與工程;2017年08期

10 張坤;肖書虎;宋鐵紅;胡欣琪;曲宏斌;張臨絨;;TiO_2納米管電極光電催化降解四環(huán)素[J];環(huán)境化學;2016年07期

相關博士學位論文 前10條

1 胡建強;釩酸鉍基光催化材料微納結構調控及其光催化性能研究[D];南京大學;2019年

2 呂查德;釩酸鉍基催化劑的設計及光/電催化性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

3 莊萃萃;氮化硼納米管的摻雜及其熱電性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

4 尹卓勛;多孔鎳基分級納米結構的電催化及光輔助電催化性能研究[D];哈爾濱工程大學;2018年

5 費鵬;納米TiO_2及其納米管改善竹纖維基復合材料耐候和阻燃性能及其機理的研究[D];華中農業(yè)大學;2016年

6 馬駿;改性鈦氧化物的吸附及光催化性能研究及其應用[D];山西大學;2018年

7 牛朝江;金屬氧化物復雜納米結構的梯度制備、電化學性能與機制[D];武漢理工大學;2016年

8 李中文;超快透射電子顯微鏡研發(fā)及納米材料的結構動力學研究[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2018年

9 唐亞昆;鈦基化合物/C雜化多孔納米管的構筑及電化學性能研究[D];新疆大學;2018年

10 梁硯琴;TiO_2納米管的制備及改性研究[D];天津大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 王喜志;一維貴金屬納米結構物性的第一性原理研究[D];寧夏大學;2019年

2 李一鳴;石英納米管內離子的傳輸及掃描離子電導顯微鏡的提升[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

3 賀天天;氮化硼—碳雙壁納米管熱力學特性的模擬研究[D];大連理工大學;2019年

4 鞏瑩瑩;Ising納米線和納米管磁性質研究[D];遼寧大學;2019年

5 王小凡;斯格明子在磁性納米管上的動力學研究[D];電子科技大學;2019年

6 張偉;氧化物/鈦酸鹽納米管復合材料的構建及光催化性能的研究[D];安徽理工大學;2019年

7 劉明利;鈮基納米管復合材料的構建與光催化性能研究[D];安徽理工大學;2019年

8 王貝寒;硅藻土基碳納米管復合吸附材料的制備及其吸附性能的研究[D];華南理工大學;2019年

9 曾強;氮化硼納米管非典型屈曲行為的原子層次模擬研究[D];上海交通大學;2018年

10 周俊祥;一維鋰離子電池電極材料的制備及電化學性能研究[D];長安大學;2019年

本文編號：2836867