Giant Wave-Drag Enhancement of Friction in Sliding Carbon Nanotubes
分子动力学模拟表明，当群速度与碳纳米管滑动速度相近的声子共振激发时，摩擦力显著增强.这种效应类似于飞行速度接近声速的飞机所经历的空气阻力的急剧增加，但不同之处在于它可以发生在多个速度范围内，具有不同的幅度，这取决于纳米管的原子级结构。这种现象是一个普遍的现象，可能会发生在其他纳米机械系统。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Quasi-ballistic electron transport in double-wall carbon nanotubes
研究了双壁碳纳米管（DWNT）中的室温准弹道电子输运。通过将DWNTs浸入液态汞中来测量电导对长度的依赖性。电导图显示平台，表明电极-管-电极电阻对连接纳米管长度的弱依赖性。我们推断约80%的DWNTs的平均自由程在0.6和10微米之间，这与基于声学声子和无序的电子散射的计算结果非常一致。
2004-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Friction of Physisorbed Nanotubes: Rolling or Sliding?
基于最新的原子间力场理论，对沉积在石墨烯上的碳纳米管和h-BN纳米管的结构和运动进行了理论研究。结果表明，任何典型的柱面近似基本上是不准确的。NT倾向于在与基底的界面处变平，并且在驱动时，它们可以根据它们的尺寸和它们与基底的相对取向而滚动或滑动。在外延对齐的方向，我们发现，滚动始终是主要的运动机制，产生的动摩擦线性增长的墙壁的数量，反过来又造成了前所未有的超线性缩放的接触面积。30度的错位提高了超润滑效果，使滑动有利于滚动。由此产生的滚动到滑动的过渡未对齐的NT解释方面出现在大型多壁管，这是负责增加的旋转刚度的小面。修改的几何条件提供了一个额外的手段，大幅剪裁在这个独特的摩擦学系统的摩擦性能。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic mean free path in as-produced and purified single-wall carbon nanotubes
采用汞浸渍法研究了纯化对单壁碳纳米管（SWNT）室温电子输运性质的影响。纯化的单壁碳纳米管的电导图显示平台，表明弱的电阻对连接电极的管的长度的依赖性，在单壁碳纳米管的准弹道传导提供证据。纯化的单壁碳纳米管的电子平均自由程达到几微米，这比所产生的单壁碳纳米管的电子平均自由程长，并且这与基于声学声子散射的计算一致。
2005-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Nanotubes Motion on Layered Materials: A Registry Perspective
在刚性材料的干燥和清洁的材料交界处，滑动能量景观的变化由泡利排斥的变化主导。当以相邻层中原子为中心的电子云在相互滑动时重叠时，就会发生这种情况。在这种情况下，存在界面表面的可渗透性和超润滑性之间的直接关系，无摩擦和无磨损的摩擦学状态。登记指数是一个纯粹的几何参数，量化的程度层间可渗透性，从而提供了一个简单而直观的方法，在刚性材料界面的滑动能量景观的预测。在本研究中，我们扩展了适用性的注册表索引非平行表面，使用模型系统的纳米管运动的平面六边形材料。我们的方法成功地再现了石墨烯上的碳纳米管的滑动能量景观计算使用Lennard-Jones型和Kolmogorov-Crespi层间电位。此外，它捕获使用h-BN ILP计算的氮化硼纳米管在六方氮化硼上的滑动能ε。最后，我们使用的注册表索引预测的异质结的碳纳米管上的六方氮化硼和氮化硼纳米管上的石墨烯，显示出显着降低的介电常数的滑动能量景观。对于这样的刚性界面，这预计将表现为超润滑运动。
2015-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Dynamics and Friction in Double Walled Carbon Nanotubes
这篇博士论文的目标是表征纳米管中的摩擦特性，并从更一般的角度理解摩擦的微观起源。事实上，相对简单的系统使我们能够更容易地解释所观察到的物理现象比在更大的系统。为了实现这一目标，非平衡统计力学首先允许开发基于朗之万方程的模型，该方程描述了双壁纳米管中的旋转和平移动力学。分子动力学模拟，然后允许验证这些分析模型，从而研究一般性质的摩擦，如依赖于接触面积，温度和几何形状的纳米管。结果表明，摩擦力随滑动速度或角速度线性增加，直到非常高的值，超过该值，非线性出现增强耗散。在线性制度，它示出的动态摩擦力和速度之间的比例因子是由时间积分的回复力的自相关函数的滑动摩擦和旋转摩擦的扭矩。此外，一种新的共振摩擦现象，增加显着耗散观察到的滑动运动在某些类型的纳米管。这种效应在对应于纳米管的某些振动模式的滑动速度下产生。当动力学由速度的线性摩擦描述时，由于分子动力学模拟，摩擦与接触面积成比例的经验定律得到了很好的验证。另一方面，摩擦力随着温度而增加。
2009-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microtribological Property of Vertically Aligned Carbon Nanotube Film
研究了垂直取向碳纳米管（VACNT）薄膜的微摩擦学性能。通过测量力-位移曲线获得粘附力。摩擦实验在往复滑动配置进行。研究了针尖半径、施加力、扫描速度和相对湿度的影响。基于在扫描电子显微镜（SEM）中进行的摩擦学实验，讨论了VACNT薄膜的摩擦模型。
2008-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Wide-Range Tunable Dynamic Property of Carbon Nanotube-Based Fibers
碳纳米管（CNT）纤维是由数百万个单独的管组装而成的。组装特征为纤维提供了丰富的界面结构，从而提供了各种能量耗散方式，如在低振动频率下的非零损耗角正切（>0.028--0.045）所反映的。含有缠结的CNT的纤维具有比由对齐的CNT纺成的纤维更高的损耗角正切。液体致密化和聚合物渗透，两种常见的方式来增加界面摩擦，从而纤维的拉伸强度和模量，被发现有效地降低阻尼系数。这是因为CNT束之间的滑动趋势也可以通过高填充密度和纤维内共价聚合物交联的形成而被很好地抑制。CNT/双马来酰亚胺复合纤维的损耗角正切最小，与碳纤维的损耗角正切几乎相同。在组装结构的更高水平，即多股CNT纱线，纤维间摩擦和滑动趋势明显影响纱线的阻尼性能，并且损耗角正切可以在宽范围内调节，与碳纤维、尼龙纱线或棉纱类似。宽范围可调的动态特性允许从高品质因数材料到耗散系统的新应用。
2015-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Trans-phonon effects in ultrafast nano-devices
我们报道了碳纳米管（CNT）基器件中的一种新现象，即透声效应，它类似于空气动力学中的跨音速效应。这是由于类似于径向呼吸模式的纳米管声子的耗散共振，以及随后对滑动管的拖曳力的急剧激增，以及当管间滑动速度达到临界值时遇到的多个声子势垒。结果发现，transphonon效应可以通过应用几何约束或不同的手性组合的纳米管进行调谐。
2007-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electronic friction and liquid-flow-induced voltage in nanotubes
Ghosh等人最近进行的一项令人兴奋的实验报告说，含离子液体（如水）流过单壁碳纳米管束时，会在纳米管中产生电压，该电压随流速v0呈指数增长。我们提出了一个解释这一观察。假设最接近纳米管的液体分子形成通过吸附的离子钉扎到纳米管的2D固体状单层，单层滑动将通过弹性加载然后局部屈服（粘滑）而发生。漂移的吸附离子通过与纳米管内部的自由电子的电子摩擦在纳米管中产生电压。热激励跨越力偏置障碍，著名的粘滑，可以解释对数电压增长与流速。我们估计了纳米管电压发生器的短路电流和内部电阻。
2004-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Vibration Damping of Carbon Nanotube Assembly Materials
减振在各种工程应用中非常重要，并且表现出良好的减振性以及高强度和模量的材料变得越来越重要。由于碳纳米管（CNT）的优异力学性能，可以开发新型的减振材料。本文介绍了最近的进展，包括我们的进展，在开发高阻尼宏观碳纳米管组装材料，如森林，凝胶，薄膜和纤维。在这些组装体中，碳纳米管的结构变形、碳纳米管连接节点处的拉链和解拉链、节点的加强和焊接以及碳纳米管或碳纳米管束之间的滑动在决定粘弹性和弹性方面起着重要作用。针对阻尼增强，微结构和界面设计的策略进行了讨论。
2017-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Hysteresis from dynamically pinned sliding states
我们报告了一个令人惊讶的滞后行为的动力学的一个简单的一维非线性模型的摩擦学问题的启发与薄的固体润滑层之间的两个滑动表面。特别地，我们考虑了限制在两个刚性无公度基底之间的谐波链的摩擦动力学，这两个基底以固定的相对速度滑动。这个系统以前被发现，通过明确的解决方案的运动方程，拥有高原参数空间中表现出显着的量化链的质心速度（动态钉扎）仅由界面的不可压缩性。现在从该量化的滑动状态开始，在欠阻尼的运动状态中并且类似于通常对于静摩擦发生的情况，动力学在附加的外部驱动力F_ext的作用下表现出大的滞后。为了改变平台吸引子的鲁棒动力学特性，需要一个临界的临界阈值F_c。当所施加的力被减小和移除时，系统可以跳到中间滑动状态（一种“动态”粘滑运动），并且最终以低得多的F_ext值返回到量化滑动状态。相反，没有观察到滞后行为作为外部驱动速度的函数。
2006-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Hindered rolling and friction anisotropy in supported carbon nanotubes
碳纳米管（CNT）以其优异的热、机械和电学性能而闻名。对于许多CNT应用，了解其摩擦性能是最重要的。然而，人们对单个纳米管与基底或尖端之间的摩擦力知之甚少。在这里，我们提出了一个相结合的理论和实验研究的摩擦力所遇到的纳米尺寸的尖端上的支持的多壁CNT沿平行或横向的CNT轴的方向滑动。令人惊讶的是，我们发现一个更高的摩擦系数在横向方向相比，平行方向。这种行为是解释了模拟显示，横向摩擦eldings一个软的“受阻滚动”的管和摩擦耗散是不存在的，或部分不存在的手性碳纳米管，当尖端平行于CNT轴滑动。我们的研究结果可以帮助开发更好的策略，大规模的CNT组装和表面上的排序。
2012-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Dependent Motion Transmission between Aligned Carbon Nanotubes
我展示了定向运动的碳纳米管（CNT）的行为，使用原子模拟。在界面处重叠的$π$轨道的网络充当齿轮齿，以将CNT的滑动运动转化为相邻CNT或\textit{viceversa}的旋转运动。这种正交运动传输的效率被发现强烈地依赖于管的手征性，通过它的原子的界面堆积配置确定。这些结果对纳米级运动传动系统的设计具有重要意义。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Calculations of the Walls Shear Strength of Carbon Nanotubes
用密度泛函方法计算了双壁碳纳米管（DWNT）中壁间相互作用能量与壁相对位置的关系。这种依赖性用于评估壁的相对伸缩运动所需的力，并计算壁沿纳米管轴的相对滑动和壁围绕该轴的相对旋转的DWNT的剪切强度。实验验证所获得的结果的可能性进行了讨论。
2009-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Super-slippery Carbon Nanotubes: Symmetry Breaking breaks friction
多壁碳纳米管的壁之间的摩擦被证明是非常低的一般情况下，与壁的具体选择相关的重要细节。这是由一个简单的表达式，揭示了这一现象是一个深刻的后果，具体的对称性破缺：超滑滑动的无公度壁是一个戈德斯通模式。强调了摩擦学的三个普遍原则，为润滑剂的选择提供了一个配方。
2001-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotube as quantum point contact valley-filter and valley-splitter
本文通过紧束缚输运计算表明，弹性应变可使扶手椅型单壁碳纳米管成为谷滤波器与谷分束器，并利用量子化电导平台产生极化谷电流、分离两类 K 电子。
2024-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Methods of calculation of a friction coefficient: Application to the nanotubes
在这项工作中，我们开发的理论和数值计算方法的动摩擦系数。理论方法是基于绝热近似，这使我们能够表达的动态摩擦系数的时间积分的自相关函数的两个滑动物体之间的力。物体的运动和自相关函数可以通过分子动力学模拟进行数值计算。我们已经成功地将这些方法应用于两个同心碳纳米管的相对运动的动摩擦系数的评估。动摩擦系数随温度的升高而增大。
2003-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High temperature deformation mechanisms in monolithic 3YTZP and 3YTZP containing single wall carbon nanotubes
本研究通过SPS制备单块及含SWCNTs的3YTZP复合材料，发现添加SWCNTs使活化能降低约25%但应力指数略升，其高温变形机制为晶界扩散协调的晶界滑移。
2024-02-04 cond-mat.mtrl-sci
