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碳/硅納米管E+E壓力傳感器分子動力學  
自碳納米管和硅納米管/線被發(fā)現(xiàn)以來,以其特殊的力電特性引起了科學家廣泛的關(guān)注。特別是在運用E+E壓力傳感器方面,可以顯著提高傳感器的靈敏度和量程。因此,以碳納米管和硅納米管/線為研究對象,使用分子動力學方法和壓電理論分析了新型的碳納米管和硅納米管/線E+E壓力傳感器的各項力電性能。

碳/硅納米管E+E壓力傳感器分子動力學 
研究內(nèi)容和結(jié)果包含以下幾個方面:首先提出了一種新型的碳納米管E+E壓力傳感器。將作用在E+E壓力傳感器頂板上微小的力,通過連接柱的放大作用,傳遞到碳納米管,使碳納米管在局部接觸的高壓力下發(fā)生偏移。并對比了碳納米管E+E壓力傳感器與石墨烯納米帶E+E壓力傳感器。獲得了不同溫度下兩種手性碳納米管及石墨烯納米帶的臨界抗彎強度。結(jié)果表明:在同樣的溫度下,扶手型碳納米管的抗彎強度大于螺旋型碳納米管和石墨烯納米帶的。常溫下石墨烯納米帶E+E壓力傳感器的zui大靈敏度是碳納米管E+E壓力傳感器zui大靈敏度的五倍,但碳納米管E+E壓力傳感器的量程范圍是石墨烯納米帶E+E壓力傳感器量程范圍的兩倍。E+E壓力傳感器的靈敏度,量程范圍以及電導率變化都隨著環(huán)境溫度的升高而下降。其次對碳納米管束E+E壓力傳感器進行了研究探討。碳納米管束的臨界抗彎強度隨溫度的升高而降低。碳納米管束的臨界抗彎強度和單根單壁碳納米管類似,受直徑的影響不大。管束在彎曲作用下,其管壁與管壁間的原子會相互成鍵降低其抗彎強度,從而導致管束的臨界抗彎強度約為單根管的80%左右。碳納米管束的臨界抗彎強度和斷裂應(yīng)變要小于單根單壁碳納米管的,碳納米管束E+E壓力傳感器的靈敏度及電導率變化都要小于單根單壁碳納米管E+E壓力傳感器。zui后對硅納米管/線E+E壓力傳感器進行了研究探討。重點預(yù)測了不同溫度及直徑等因素對E+E壓力傳感器量程,靈敏度和電導率的影響。從原子尺度分析了硅納米管/線在壓力作用下其原子結(jié)構(gòu)的演變。在彎曲作用下,硅納米線在各個溫度范圍內(nèi)臨界抗彎強度都高于硅納米管的,硅納米管/線的臨界抗彎強度皆隨著溫度的升高而急劇降低。在相同溫度下sp2雜化的硅納米管(SiNP)的臨界抗彎強度要高于sp3雜化的硅納米管(SiNT),而硅納米線的臨界抗彎強度高于兩種硅納米管。硅納米管/線的抗彎強度與其管徑關(guān)系不大。硅納米線E+E壓力傳感器的量程范圍要大于硅納米管E+E壓力傳感器的。

碳/硅納米管E+E壓力傳感器分子動力學 
在相同壓力作用下sp3雜化的硅納米管的靈敏度要高于硅納米線及sp2雜化的硅納米管。由于sp3雜化的硅納米管是中空的管狀結(jié)構(gòu)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因此SiNP運用在E+E壓力傳感器中具有更好的電子傳輸特性和更快的響應(yīng)速度。隨著溫度的升高E+E壓力傳感器的靈敏度和量程范圍以及電導率變化隨之下降。