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多壁碳纳米管外壁高温蒸发的分子动力学模拟

王伟 张凯旺 孟利军 李中秋 左学云 钟建新

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多壁碳纳米管外壁高温蒸发的分子动力学模拟

王伟, 张凯旺, 孟利军, 李中秋, 左学云, 钟建新

Molecular dynamics simulation of the evaporation of the surface wall of multi-wall carbon nanotubes at high temperature

Wang Wei, Zhang Kai-Wang, Meng Li-Jun, Li Zhong-Qiu, Zuo Xue-Yun, Zhong Jian-Xin
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  • 采用经典分子动力学(MD)方法,使用EDIP(environment-dependent interatomic potential)势描述C纳米管内C原子之间相互作用,对多壁C纳米管由于Stone-Wales缺陷引起外层管高温剥落蒸发现象进行了计算模拟.研究结果表明,高温下多壁C纳米管外层管Stone-Wales缺陷处C原子剧烈振动导致C—C键断裂形成悬键,并逐渐向四周扩散导致外层管剥落蒸发.利用Lindemann指数作为判据,得出多壁C纳米管外层管出现剥落蒸发的温度为2290 K左右,与Huang Jianyu等实验中观测到多壁C纳米管外层管剥落蒸发现象产生的温度2000 ℃基本一致.
    We have used molecular dynamics (MD) simulation to investigate the evaporation of the surface wall of multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs) at high temperature,using the environment dependent interatomic potential (EDIP) to describe the C—C interaction in carbon nanotube. The simulation results show that the Stone-Wales defect in the surface wall of a multi-wall carbon nanotube vibrates violently,which causes C—C bond breaking and evaporation of atoms along the circumferential directions of the nanotube. The formation of Stone-Wales defect is attributed to the atomic thermal motion or tensile strain. Using the Lindemann index as a criterion,we found that the surface wall of MWCNT evaporates around 2290 K. Our simulation results agree very well with the observation of the surface wall evaporation of the MWCNT at 2000 ℃.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10774127,10974166)、教育部科技创新工程重大项目培育资金(批准号:708068)和湖南省教育厅重点项目(批准号:09A094)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-07-03
  • 修回日期:  2009-07-21
  • 刊出日期:  2010-02-05

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