Site selective synthesis of in situ Ni filled multiwalled carbon nanotubes using Ni(salen) as a catalyst source
通过在850 ℃下使用Ni（salen）和常规光致抗蚀剂的简单混合物在Si上用丙烷进行大气压化学气相沉积来进行Ni填充的多壁碳纳米管的合成。使用扫描电子显微镜连同高分辨率透射电子显微镜的碳纳米管的分析表明，纳米管已经通过尖端生长机制生长，并表现出多壁结构与部分Ni填充。高质量的镍填充的纳米管是由拉曼光谱证明。利用超导量子干涉仪对Ni填充纳米管的磁性进行了分析，揭示了它们的铁磁行为和大的矫顽力。通过一种简单的生长方法，实现了高质量镍填充碳纳米管的可规模化和位置选择性生长。
2019-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Analysis of Multiwalled Carbon Nanotubes as Waveguides and Antennas in the Infrared and the Visible Regimes
从理论上分析了方位对称导波在多壁碳纳米管（MWCNTs）中的传播特性。多壁碳纳米管被建模为同心，圆柱形，导电壳的合奏。轻微衰减的导波和天线共振由于边缘效应存在不太厚的多壁碳纳米管在远红外和中红外制度。带间跃迁阻碍了导波的传播，并对有限长多壁碳纳米管作为天线的性能产生有害影响。还分析了表面等离子体波沿具有金核的多壁碳纳米管的传播。在近红外和可见光区，壳层有效地表现为有损耗的抑制表面等离子体波沿金芯的传播。
2008-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotube-sharp tips and carbon nanotube-soldering irons
我们报告的纳米电子束辅助制造原子级尖锐的铁基尖端和创建一个纳米烙铁的纳米互连使用铁填充多壁碳纳米管（MWCNTs）。高能电子束加工已被证明是一种强有力的工具，以修改所需的纳米结构的技术应用，并形成分子结和碳纳米管之间的互连。最近的研究表明，在多壁和具有不同直径的CNT之间创建直接互连的高度复杂性。我们的技术允许将多壁碳纳米管雕刻成纳米烙铁，该烙铁被证明能够连接管的两个分开的半部分。这种方法可以很容易地扩展到两个很大程度上不同的CNT的互连，CNT和纳米线之间或两个纳米线之间。
2008-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Field emission properties of as-grown multiwalled carbon nanotube films
多壁碳纳米管已经通过乙烯催化化学气相沉积产生，并用于通过膜过滤制造厚且致密的独立膜（“巴基纸”）。用高真空原子力显微镜研究了巴基纸的场发射特性，并以标准金属悬臂梁作为阳极收集样品发射的电子。Buckypapers显示了一个有趣的线性相关的福勒-诺德海姆图证明其适合作为发射器。通过在亚微米区域精确调节针尖-样品距离，我们发现场增强因子不受距离变化的影响，直到2um。最后，对电流稳定性的研究表明，强度约为3.3 *10-5A的场发射电流在几个小时内保持非常稳定（波动在5%以内）。
2011-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuous Frequency Controllable Nano-electromechanical Systems Based on Multiwalled Carbon Nanotubes
我们展示了一类模型纳米机电系统（NEMS）的基础上多壁碳纳米管（MWNTs），其具有较长的内核同轴振荡内各自较短的外壳持有人，并可以在连续可控的频率高达千兆赫范围内时，由AC电场的燃料。其附加属性包括比基于纳米梁的NEMS大得多的振荡幅度和力以及低得多的热耗散率（Q因子= 10^5）和空气阻尼率（Q因子= 10^4~10^5）。设想的NEMS模型的一个关键特征是，在将电场频率调谐到允许范围内的任何规定值之后，NEMS将以相同的振荡频率快速响应（以亚纳秒计）。这些优点，与纳米梁谐振器相比，迄今为止，使其成为一个更好的潜在候选人正在进行的小型化进展，从微到纳米机电系统。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
An electrospun Polymer Composite with Fullerene-Multiwalled Carbon Nanotube Exohedral Complexes can act as Memory Device
在这项工作中，一种新型的静电纺丝导电聚合物纳米复合材料制成的聚己内酯与外消旋复合物制成的多壁碳纳米管和富勒烯C60的制备和表征。制备是简单的，复合物自组装内的纳米复合纤维。该纳米复合材料表现出电开关行为，由于电荷积累的富勒烯C60在电刺激。采用静电纺丝法制备了一次写入多次读取的存储器件。富勒烯C60到叉指共面电极上。该器件保持ON状态超过60天，并且可以通过随后的电和热循环进行热重置、重新编程和擦除。此外，该器件的电阻可以通过施加不同的编程电压幅度和编程时间来调制，这揭示了其自适应行为和潜在的神经形态系统的应用。
2020-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Field emission from single multi-wall carbon nanotubes
利用压电纳米操纵系统在扫描电子显微镜室中研究了单个多壁碳纳米管的场致发射特性。实验装置确保了场发射系统的几何参数（CNT长度，直径和阳极-阴极距离）的高控制能力。对于几个多壁碳纳米管，可重复的和相当稳定的发射电流的行为已经获得了依赖于所施加的电压以及由一个串联电阻修改的Fowler-Nordheim模型。已经评估了在1 μ m的量级的阴极-阳极距离处约30 V/μ m的开启场和约100的场增强因子。最后，选择性电子束辐照对纳米管场发射性能的影响进行了广泛的研究。
2008-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Dispersed multi-walled carbon nanotubes in polyvinyl butyral matrix for transparent ionic conductive films
本研究通过使用非质子溶剂和氧化还原组分改善多壁碳纳米管在聚乙烯醇缩丁醛中的分散，制备透明导电薄膜，并揭示了离子导电通道的形成机制。
2025-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Ballistic Conduction in Carbon Nanotubes
多壁碳纳米管在室温下被证明是弹道导体，平均自由程为数十微米。这些实验遵循并扩展了Frank等人（Science，280 - 1744 - 1998）的原始实验，包括原位电子显微镜实验和电阻的长度依赖性的详细分析。每单位长度电阻r < 100欧姆/微米，表明自由路径l > 65微米，明确地证明了在室温下直至宏观距离的弹道传导。纳米管-金属接触电阻在0.1-1千欧姆微米的范围内。接触散射可以解释为什么测得的电导约为预期理论值2 G 0的一半。对于V>0.1V，电导线性上升（dG/dV~ 0.3G 0/V），反映了金属纳米管中在能隙以上的态密度的线性增加。增加的电阻（r =2- 10 k Ω/μ m）和异常的I-V依赖性是由杂质和表面活性剂引起的。证据表明，弹道输运发生在未掺杂和未损伤的管中，对于这种管，顶层是金属的，下一层是半导体的。光刻接触的多壁纳米管的扩散性能最有可能是由于纯化和其他加工步骤，破坏和掺杂的纳米管，从而使它们在结构和电子不同于原始的纳米管在这里调查。
2002-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Gas sensing properties of multiwall carbon nanotubes decorated with Rh nanoparticles
在目前的工作中，多壁碳纳米管修饰铑纳米粒子使用的胶体溶液中的后放电的RF大气等离子体的氩（Ar）或氩/氧（Ar：O $_2$）。这些杂化材料对NO $_2$，C $_2$ H $_4$，CO，C $_6$ H $_6$和水分的室温检测性能进行了研究和讨论的组成和形态研究。结果发现，氧的存在下，在等离子体处理是必不可少的显着提高Rh装饰的多壁碳纳米管的气体响应，并避免响应饱和，即使在低气体/蒸汽浓度。这些期望的效果归因于CNT等离子体处理期间氧的存在，因为含氧空位既充当气体的活性吸附位点又充当Rh纳米颗粒的锚定位点（与Ar处理的样品相比，Rh纳米团簇在Ar-O $_2$处理的样品中的存在几乎加倍）。氧处理还使得在气体吸附时Rh纳米颗粒和碳纳米管之间的电荷转移更容易。这里使用的处理和修饰多壁碳纳米管的方法简单、快速且可扩展，用于生产具有均匀且良好控制的性质的气敏纳米杂化材料。
2016-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Self-organized composites of multiwalled carbon nanotubes and nematic liquid crystal 5CB: Optical singularities and percolation behavior in electrical conductivity
本工作讨论了填充有多壁碳纳米管（MWCNTs）和液晶（LC）复合材料的薄电光池中的光学奇异性和电导率行为。使用具有高纵横比的多壁碳纳米管$L/d\approx 300\div1000$和4-戊基-4-0-氰基联苯（4-pentyl-4-O-cyanobiphenyl））。通过将MWCNT（$0.0001\div0.1$ % wt）引入LC溶剂中并随后超声处理来制备复合材料。MWCNT浓度的增加（在$0.005\div0.05$ % wt之间）导致MWCNT的自组织和具有分形边界的微米级聚集体的形成。在约0.025%wt的逾渗阈值附近视觉观察到的跨越MWCNT网络的形成伴随着从非导电状态到导电状态的转变和光学奇异性的产生。实验结果表明，多壁碳纳米管与液晶介质之间存在强相互作用，多壁碳纳米管侧表面附近5 CB分子呈平面取向分布。据推测，光学奇点出现的结果与LC扰动的界面壳层覆盖的多壁碳纳米管簇的入射激光束的相互作用。讨论了界面壳层厚度在外加电场中的变化规律以及界面壳层厚度在各向同性转变附近的变化规律。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic stiffness of the contact between a carbon nanotube and a flat substrate in a peeling geometry
通过碳纳米管在平面基底上的剥离实验，研究了纳米尺度下的粘附物理和接触力学。使用干涉原子力显微镜和扩展的力调制协议，我们调查的频率响应的刚度的纳米接触从DC到20 kHz。我们表明，这种动态刚度是只有弱的频率依赖性，增加了一个因素2时，频率增长3个数量级。这种行为可能是在纳米尺度的机械引发过程中的无定形弛豫的签名。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Simulations of Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators
最近，Zheng和Jiang [PRL 88，045503（2002）]基于静态模型提出，多壁碳纳米管可能是几千兆赫范围内的新一代纳米振荡器的基础。在这项工作中，我们提出了第一个分子动力学模拟这些系统。考虑了不同的纳米管类型，以验证千兆赫振荡器等器件的可靠性。结果表明，当内外管半径差为~ 3.4A时，纳米振荡器是动态稳定的。高达38 GHz的频率进行了观察，并计算出的力值与最近的实验研究结果吻合良好。此外，我们的结果与Zheng和Jiang的一些预测相矛盾。
2002-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the Auxetic Transition for Carbon Nanotube Sheets
开发了一种简单的模型来预测碳纳米管片（巴克纸）的复杂机械性能[Hall \textit{et al.}，\textit{Science} \textbf{320} 504（2008）]。使用与用于制造书写纸的方法类似的方法制造，这些巴基纸可以使平面内泊松比从正变为负，变得拉胀，因为多壁碳纳米管越来越多地与单壁碳纳米管混合。巴基纸的基本结构特征被纳入模型：各向同性的面内力学性能，纳米管优先取向在片材平面，并自由进行应力诱导的角度和长度变化的伸长率。推导出的泊松比的表达式，使定量预测所观察到的性能和显着的新性能可通过结构修饰。
2009-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Field emission characteristics of carbon nanotubes according to the high energy ion irradiation
研究了离子辐照多壁碳纳米管（MWCNTs）和双壁碳纳米管（DWCNTs）的场发射特性。通过化学气相沉积方法合成的碳纳米管被高能（90 MeV）Au离子以不同的离子注量从4x 1011至1x 1013离子/cm 2辐照。离子辐照后，多壁碳纳米管和多壁碳纳米管的场发射性能受到很大影响。发射特性的变化是由于高能离子辐照引起的结构缺陷。经离子辐照后，多壁碳纳米管的发光特性得到改善，开启电场从5.43 V/m降低到3.10 V/m。在1 × 10 13离子/cm 2的注量下观察到MWCNTs的发射特性的显著改善。DWCNTs的发射特性变差，开启电场从2.44 V/m增加到7.76 V/m。这一结果显示了离子辐照的MWCNTs和DWCNTs的明显不同的行为。
2014-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Growth of carbon nanotubes on quasicrystalline alloys
我们报道了在准晶合金上合成碳纳米管。采用浮动催化剂化学气相沉积法在十次准晶的导电面上制备了定向排列的多壁碳纳米管。发现纳米管的排列垂直于准晶的十次面。在各种准晶和SiO2衬底上生长的管之间的生长和管质量之间的比较也已作出。虽然在十面体准晶衬底上观察到显著的MWNT生长，但在二十面体准晶衬底上没有观察到显著的生长。拉曼光谱和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的结果表明，高结晶性的纳米管。还观察到在这些基底上生长的纳米管中存在连续的铁填充核，这在使用类似方法在硅和/或二氧化硅基底上生长的MWNT中通常看不到。该研究对于理解MWNTs在导电基底上的生长机制具有重要意义，这些基底具有潜在的热沉应用。
2012-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals interactions of parallel and concentric nanotubes
对于稀疏的材料如石墨系统和碳纳米管，标准的密度泛函理论（DFT）面临着重大的问题，因为它不能准确地描述范德华相互作用是必不可少的碳纳米结构材料的行为。虽然DFT的标准实现可以描述孤立的单壁碳纳米管内的强化学结合，但需要一种新的扩展的DFT实现来描述纳米管之间的结合。在这里，我们提供了第一步，这样的平行和同心纳米管通过电子密度为基础的描述耦合到电动力学场的材料的扩展。因此，我们发现一个一致的描述（完全屏蔽）范德华相互作用，结合纳米管之间的低电子密度空隙的纳米管，在束和多壁管。
2003-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Growth temperature dependence of partially Fe filled MWCNT using chemical vapor deposition
研究了生长温度对Fe填充多壁碳纳米管生长行为的影响。碳纳米管（CNT）的合成在热化学气相沉积（CVD）反应器中在650至950 ° C的温度范围内进行，使用丙烷作为碳源，Fe作为催化剂材料，并且Si作为催化剂载体。原子力显微镜（AFM）分析的催化剂表明，在高温下簇催化剂聚结，形成宏观岛。场发射扫描电子显微镜（FESEM）的结果表明，随着生长温度的升高，纳米管的平均直径增加，但其密度下降。高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的研究表明，纳米管具有多壁结构与部分Fe填充所有的生长温度。所生长的材料的X射线衍射（XRD）图案表明它们本质上是石墨。通过拉曼光谱对碳纳米管的表征表明，就质量而言，Fe填充碳纳米管的最佳生长温度为850 1 ℃。提出了一个简单的铁填充碳纳米管生长模型。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Core-tube morphology of multiwall carbon nanotubes
本文研究了多壁碳纳米管（MWNTs）的横截面形貌约束的径向和周向的无限周围的弹性介质，受到均匀的外部静水压力。在这项研究中，一个二维平面应变模型，假设没有变化的负载和变形沿管轴。从弹性屈曲分析中，我们发现了一些特征性的横截面形状。通过与无弹性介质情况下的截面形状进行比较，着重讨论了周围弹性介质对压力屈曲截面形状的影响。结果表明，在无弹性介质嵌入的情况下，内管的截面形状保持圆形或椭圆形;而弹性介质嵌入的情况下，内管可能会出现弯曲模态，尤其是当壳层数量较少时.
2009-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A resistive electron irradiation microsensor made from conductive electrospun polycaprolactone fibers loaded with carbon nanotubes and fullerene C60
本研究利用负载碳纳米管和C60的静电纺丝聚己内酯纤维制成电子辐照微传感器，其电导率随电子束辐照永久增加，最大电导率依赖加速电压，可用于β辐射探测。
2024-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Cs+ sputtered clusters from multi-walled carbon nanotubes and graphite
实验与多壁碳纳米管和石墨作为目标的负离子源与铯溅射已经表明，纳米半径和微米长度的纳米管可以与微米尺寸的石墨颗粒进行比较，以了解辐射效应，包括碳簇的形成，溅射和由此产生的结构变化。铯在表面上的吸附和高能铯离子的轰击同时被证明在碳原子和团簇的团簇形成和溅射中发挥作用，铯取代的碳团簇作为阴离子。溅射物种的定性和定量输出与它们各自的结构有关。结构的变化显示发生在多壁碳纳米管和看到在SEM显微照片。重轰击多壁碳纳米管的个体特性可能已经让位于合并结构，而重辐照石墨颗粒尺寸对结构的影响需要进一步研究
2016-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
"Highly Conductive PDMS/Carbon Nanotube/Graphene Nanocomposites and Effect of Sulfuric Acid Treatment on Conductivity"
聚二甲基硅氧烷（PDMS）是一种绝缘体，通常用于微结构的制造，但需要导电的PDMS。因此，本研究主要集中于制备具有高导电性的PDMS纳米复合材料。因此，我们生产了高度导电的PDMS纳米复合材料，其填充有多壁碳纳米管（MWCNT）和石墨烯纳米片（GNP）。由于碳纳米管和纳米颗粒之间的协同效应，我们希望得到更多的导电纳米复合材料比PDMS纳米复合材料填充只有碳纳米管。此外，我们还研究了硫酸处理对所制备的PDMS/MWCNT/GNP纳米复合材料的表面组成和电导率的影响。结果表明，硫酸处理的样品的电导率显着高于未经处理的样品。电导率在270.7 ~ 1074.9S/m之间，其中酸处理样品的电导率较高。
2020-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of randomly occurring Stone-Wales defects on mechanical properties of carbon nanotubes using atomistic simulation
虽然发现CNT具有超高的刚度和强度，但在可用的实验室结果中也观察到巨大的分散。采用原子模拟技术研究了随机分布的Stone Wales（SW或5 7 7 5）缺陷对单壁纳米管（SWNTs）力学性能的影响。在有限长圆柱表面上施加Matern硬核随机场，描述了Stone Wales缺陷的空间分布。我们模拟了一组位移控制的拉伸载荷与（6，6）扶手椅和（10，0）锯齿形配置和纵横比约为6的单壁碳纳米管断裂。采用修正的Morse势来模拟原子间的相互作用力。我们发现，如果存在缺陷，断裂总是从缺陷开始;对于无缺陷的管，裂纹在相当随机的位置开始。力-位移曲线通常表现为几乎线性直到大约一半，尽管没有明显的屈服点。三个力学性能-刚度，极限强度和极限应变-计算从模拟的力和位移时程。在室温下，仅由初始速度分布引起的力学行为的随机性被发现是微不足道的。钢管的刚度、极限强度和极限应变的平均值随缺陷平均数的增加而减小，但变异系数并不呈单调变化趋势。当管最初没有缺陷时，引入额外的缺陷对机械性能的随机性具有最显著的影响。我们还发现，对于一个给定的平均缺陷数的管，锯齿形配置具有较小的强度和较小的平均极限应变，但更多的不确定性，在其刚度和极限应变，与扶手椅管相比。
2015-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Control of Length and Spatial Functionality of Single-Wall Carbon Nanotube AFM Nanoprobes
利用介电泳技术将单壁碳纳米管（SWNT）纳米纤维组装到导电原子力显微镜（AFM）探针上。该过程涉及在金属涂覆的AFM探针和单壁碳纳米管的稀悬浮液之间施加10 V、2 MHz的AC偏压。这对纳米管施加了正介电泳力，使它们在沉淀到探针上的同时对齐。AFM探针逐渐从单壁碳纳米管悬浮液中移除，将这些纳米管合并成具有高度对齐的纳米原纤维，如偏振拉曼实验所示。通过改变拉动速度、浸没时间和单壁碳纳米管悬浮液的浓度，可以定制这些探针的直径，从而定制这些探针的刚度。还通过将这些纳米原纤逐渐浸入并溶解到与纳米管强烈相互作用的液体中（即，十二烷基硫酸钠（SDS）溶液）。在高达450摄氏度的温度下真空退火这些纳米探针进一步增加了它们的刚度，并使它们不溶于SDS和所有其他水性介质。新的SWNT纳米原纤维从先前生长的SWNT纳米原纤维的侧面或末端的再生长也通过在期望的浸没深度处的重复介电泳组装来证明。这些配备SWNT纳米纤维的AFM探针具有导电性和机械稳定性，可用作高纵横比电化学纳米探针。
2011-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Adhesion energy of single wall carbon nanotube loops on various substrates
一维纳米结构如纳米管、纳米线和生物聚合物在不同材料基底上的粘附物理对于生物粘附的研究以及纳米电子学和纳米力学的发展具有重要意义。利用自行研制的干涉型原子力显微镜对单壁碳纳米管环进行了力谱实验研究。剥离过程中的特征力平台使我们能够获得各种基材上每单位长度的粘附能的定量值：石墨，云母，铂，金和硅。通过结合悬臂梁的偏转的时频分析，我们访问的接触的动态刚度，提供更多的信息的纳米管的配置和其固有的机械性能。
2014-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Nanomachines driven by thermal bath
本文提出了基于多壁碳纳米管的热浴驱动纳米机器。原子模拟表明，壳层间的平移和旋转运动可以在足够高的温度下激活，其中范德华势垒是由热涨落访问。进一步证明了热涨落与能量均分定理的一致性。该模型可用于构建由热浴或纳米通道驱动的一维分子输运器件。
2006-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Reinforcing Iron Metal Matrix Composite by Multi-Wall Carbon Nanotube: A Combined Theoretical and Computational Approach
碳纳米管（CNT）增强金属基复合材料因其高承载能力而成为研究的热点。在单壁和多壁碳纳米管（MWCNT）中，后者由于其合成的经济可行性而被制造商和工程师用于制造复合材料。然而，在其工业应用之前，必须理解层数以及增强MWCNT的其他参数的影响。本文提出了一种新的理论方法来预测多壁碳纳米管增强铁基复合材料（MWCNT-Fe）的强度和刚度随多壁碳纳米管层数的变化规律，并通过一系列的分子动力学（MD）模拟验证了理论预测的正确性。我们的分析表明，每增加两层，复合材料的强度和刚度分别增加9.8%和7.2%，达到八层MWCNT，然后变得饱和。与以往的研究相比，我们还采用MD模拟研究了晶界对CNT增强铁基复合材料失效机制的影响。我们的调查表明，失效不是从基体-纤维界面开始，而是从晶界开始并与界面合并。本研究的结果不仅可以帮助工程师和制造商选择最佳的层状MWCNT来合成特定应用的复合材料，而且还为科学家提供了一种新的方法来模拟复合材料以预测所需的性能。
2021-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Pre-heating effect on the catalytic growth of partially filled carbon nanotubes by chemical vapor deposition
研究了Fe催化膜在成核前的高温氢处理过程中的表面重构及其对丙烷常压化学气相沉积法（APCVD）制备的部分填充碳纳米管（CNTs）生长形貌的影响。结果表明，催化剂膜的预热对碳纳米管的粒径分布有很大的影响，从而决定了碳纳米管的生长形态。通过原子力显微镜（AFM）在热处理之前和之后分析在Si衬底上的催化剂颗粒的分布，其揭示热处理导致催化剂簇聚结并形成宏观岛。所生长材料的X射线衍射（XRD）图案表明它们本质上是石墨。扫描电子显微镜（SEM）分析表明，生长密度强烈依赖于Fe催化剂膜的预热处理。通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）测量观察到部分催化剂填充的多壁碳纳米管。碳纳米管的石墨化程度也取决于预热，如拉曼分析所示。提出了一个简单的模型，部分催化剂填充的纳米管的生长。
2020-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coupled thermo-mechanics of single-wall carbon nanotubes
用分子力学方法研究了单壁纳米管的横向力学性质随温度的变化。描述sp^{2}键的机械行为的拉伸和键角力常数在0 K和1600 K之间的温度范围内被解析，允许识别纳米管壁厚度的温度依赖性。我们观察到的刚度特性（轴向和剪切杨氏模量）随着温度的升高而降低，和增强的横向泊松比，大小取决于手性的纳米管。我们的封闭形式的预测比较以及与现有的分子动力学模拟。
2010-08-30 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Filled Carbon Nanotubes as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries
将成熟的材料缩小到纳米级是获得新功能的关键途径，特别是如果不同的功能合并在混合纳米材料中。混合碳基分级纳米结构对于电化学能量存储特别有前途，因为它们结合了纳米尺寸效应、增强的导电性和本体材料的完整性的益处。我们表明，内嵌多壁碳纳米管（CNT）封装高容量（这里：转换和合金化）电极材料具有很高的潜力，用于锂离子电池（LIB）的阳极材料。存在与电化学能量储存中的应用相关的填充的CNT的两个基本特征：（1）CNT的刚性中空腔体在其内腔中提供纳米颗粒的上限，所述纳米颗粒既与其它CNT的填充物分离又被保护免于降解。特别地，CNT壳抵抗封装物响应于电化学循环的强烈体积变化，这在常规转化和合金化材料中阻碍了在能量存储装置中的应用。(2)碳套确保与活性材料的电接触，因为它们不受封装的潜在裂缝的影响，并在电极化合物中形成稳定的导电网络。我们的研究证实，胶囊是电化学活性的，可以实现完全的理论可逆容量。结果表明，在CNT内封装纳米结构可以为LIB提供新的高性能纳米复合阳极材料的途径。
2020-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular Dynamics Simulation for the Analysis of Mechanical Properties and Effect of Stone-Wales and BiVacancy Defect on Carbon Nanotube Reinforced Iron Composites
碳纳米管（CNT）增强金属基复合材料（MMCs）由于其在航天和汽车工业中具有低重量和高力学性能的需求而受到研究人员的关注。铁是所有工程领域中使用最多的金属。因此，用CNT增强铁可以减少其所需的量，由于降低了生产成本，这可能具有积极的经济影响。然而，在任何材料的工业应用之前，必须知道在不同条件下的机械性能。本文采用分子动力学模拟方法，研究了单壁、双壁和三壁碳纳米管增强铁的力学性能。研究表明，碳纳米管的加入可以使纯铁的强度和刚度分别提高80.4%和57.4%。我们还研究了纤维体积百分比和温度对单壁、双壁和三壁碳纳米管复合材料力学性能的影响。由于在碳纳米管的制备过程中会引入石纹缺陷和双空位缺陷，因此本研究还研究了它们对力学性能的影响
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory method for twisted geometries with application to torsional deformations in group-IV nanotubes
我们提出了一种适用于扭曲几何的Kohn-Sham密度泛函理论的实空间公式和实现方法，并将其应用于X（X = C，Si，Ge，Sn）纳米管的扭曲变形的研究.我们的公式基于螺旋坐标中的高阶有限差分离散化，使用从头算赝势，并且自然地结合旋转（循环）和螺旋操作（即，螺旋）对称性。我们讨论了几个方面的计算方法，包括形式的控制方程，数值实现的细节，以及它的收敛性，精度和效率属性。这里提出的技术特别适合准一维结构及其变形的第一原理模拟，并且可以使用仅包含几个原子的小型模拟单元来研究许多感兴趣的系统。我们应用该方法系统地研究单壁锯齿形和扶手椅型IV组纳米管的性质，因为它们经历扭曲。对于所考虑的变形范围，管的机械行为被发现在很大程度上是一致的各向同性的线性弹性，随着纳米管半径的立方而变化的扭转刚度。此外，对于一个给定的管半径，这个数量被认为是最高的碳纳米管和最低的锡，而硅和锗的纳米管具有中间值接近彼此。我们还描述了不同方面的变化，因为它们是扭曲的纳米管的电子性质。特别是，我们发现，类似于众所周知的扶手椅型碳纳米管的行为，扶手椅型纳米管的硅，锗和锡也表现出带隙，周期性地变化与施加率的扭曲，和该周期性的变化规模在一个反二次的方式与管半径。
2022-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Anomalous phonon behavior of carbon nanotubes: First-order influence of external load
外部负载通常对声子曲线具有间接影响，即，它们通过改变执行线性化的状态来影响声子曲线。在本文中，我们表明，在纳米管中，轴向负载有一个直接的一阶影响的长波长行为的横向声学（TA）模式。特别是，当管是力自由的TA模式频率随波数二次变化，并有曲率（二阶导数）的平方根成比例的纳米管的弯曲刚度。当管受到非零外力时，TA模态频率与波数成线性关系，斜率与轴向力的平方根成正比。因此，TA声子曲线-以及相关的输运性质-不是材料性质，而是可以通过外部负载直接调谐。此外，我们表明，平面外的剪切变形不{ \em不}有助于这种模式和TA模式的不寻常的属性是完全由于弯曲。我们的计算包括三个部分：第一，我们使用一个线性原子链作为一个说明性的例子，可以在封闭的形式解决;第二，我们使用我们最近发展的自适应声子分析方法来提供直接的数值证据;最后，我们提出了一个简单的力学模型，该模型描述了细长纳米管中几何非线性的基本物理特性，即轴向载荷直接耦合到声子曲线.我们还计算了态密度，并显示了外部负载的显着影响。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Predicting mechanical properties of Carbon Nanotube (CNT) images Using Multi-Layer Synthetic Finite Element Model Simulations
University of Missouri-Columbia（密苏里大学哥伦比亚分校）
本文提出结合多层合成准2.5D图像、物理有限元模型与CNTNeXt深度学习架构的流程，以更低计算成本从SEM图像预测CNT森林刚度和屈曲载荷等力学性能。
2023-07-16 cond-mat.mtrl-sci cs.CV cs.LG
Carbon Kagome Nanotubes -- quasi-one-dimensional nanostructures with flat bands
本研究提出由Kagome石墨烯卷绕而成的新型碳同素异形体碳Kagome纳米管，通过第一性原理计算验证其室温稳定性，揭示其金属性与费米能级附近平带特性，并探究应变下的力学与电子响应，为平带物理与手性输运研究提供新平台。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
