摘要
双壁碳纳米管作为一种典型的一维纳米材料,由于其独特的结构和优异的力学、电学等性能,在纳机电系统(NEMS)领域,特别是纳米振荡器方面具有巨大的应用潜力。
近年来,利用分子动力学(MD)模拟方法研究双壁碳纳米管振荡器的振荡特性,特别是内管的振荡行为,成为了一个热点研究方向。
本文首先介绍了双壁碳纳米管和分子动力学模拟方法的基本概念,然后综述了国内外关于双壁碳纳米管振荡器内管振荡特性的分子动力学模拟研究现状,重点阐述了不同因素(如管径、温度、缺陷等)对内管振荡频率、振幅、能量耗散等方面的影响,并对双壁碳纳米管振荡器在纳米传感器、纳米谐振器等领域的应用前景进行了展望。
最后,总结了目前研究中存在的问题并对未来的研究方向进行了展望。
关键词:双壁碳纳米管;振荡器;分子动力学模拟;内管振荡特性;纳机电系统
碳纳米管(CNTs)自1991年被发现以来[1],由于其独特的结构和优异的力学、电学和热学性能,在纳米电子学、纳米复合材料、储能材料和生物医学等领域引起了广泛的关注[2-4]。
根据管壁层数的不同,碳纳米管可分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。
其中,双壁碳纳米管(DWCNTs)是由两层同心圆柱形的石墨烯片卷绕而成的,兼具SWCNTs和MWCNTs的优点,例如高的长径比、优异的机械强度和可调控的电子性能[5-7]。
分子动力学(MD)模拟是一种基于经典力学原理的计算机模拟方法,它通过求解牛顿运动方程来模拟原子和分子的运动轨迹,进而研究材料的各种物理化学性质[8]。
MD模拟方法近年来被广泛应用于研究纳米材料的力学、热学、电学等方面的性质,为纳米材料的设计和应用提供了重要的理论依据[9,10]。
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