含液碳纳米管在电场作用下的力学特性研究
讲座名称：
含液碳纳米管在电场作用下的力学特性研究
讲座时间：
2015-06-24
讲座人：
叶宏飞
形式：
校区：
兴庆校区
实践学分：
讲座内容：
机械结构强度与振动国家重点实验室、国际应用力学中心学术系列讲座
报告:含液碳纳米管在电场作用下的力学特性研究
报告人:叶宏飞博士
讲座时间:10:00am, 2015-06-24
讲座地点: 教一楼南二层第二会议室
报告主持: 刘子顺教授讲座内容
报告摘要：含液碳纳米管在电场作用下的力学特性研究
研究和发展具备可控力学性能的纳米元器件对于在纳米尺度下实现精确的控制性操作具有重要的科学意义和应用价值。目前，含水碳纳米管已经在实验室中被成功地观察并制备出来，考虑到水的不可压缩性以及其分子的极性特点，水分子在电场作用下可以增强甚至控制碳纳米管的力学性质，这使得含水碳纳米管有可能成为纳微机电系统中控制性元器件的理想选择。然而，目前还未有关于含水碳纳米管力学性质的研究。由于现有实验技术的局限性，本研究采用分子动力学方法研究了电场作用下含水碳纳米管的力学性质。研究结果表明水的填充和电场的施加对于碳纳米管的弹性性质（弹性模量和泊松比）影响较小。然而，碳纳米管的塑性性能（临界屈曲应力和平均后屈曲应力）随着水的填充密度和电场强度的变化会作出明显的响应。相比于空碳纳米管，含水碳纳米管的临界屈曲应力在强度为2.0 V/Å的电场作用下可以提升35.29%，这甚至高于金属原子的填充效果。基于上述研究结果，开展了由电场诱导的存在初始预应变的含水碳纳米管高度变化研究。结果表明存在预应变的含水碳纳米管的高度会随着电场强度的增加而增加。同时，进一步研究了含离子溶液的碳纳米管的力学特性。对于含离子溶液碳纳米管而言，由于离子的存在，电场可以更为容易地控制碳纳米管的拉伸和弯曲变形。根据连续介质理论，建立了描述含离子溶液碳纳米管的可控拉伸和弯曲行为的力学模型。相关研究成果可以为基于碳纳米管的控制性元器件的设计和制备提供有价值的理论参考和指导。
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