Atomic-Scale Mechanisms of Li-Ion Transport Mediated by Li10GeP2S12 in Composite Solid Polyethylene Oxide Electrolytes
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）
研究通过分子动力学模拟、实验电导率测量和密度泛函理论计算，揭示了LGPS负载对PEO结构及锂离子传输的影响，发现10%以下LGPS负载时电导率呈火山形趋势，超过10%后出现新的传输机制。
2026-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Self-Lubricating Carbon Materials on the Tribological Performance of Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）一直是全膝关节置换术的金标准。由于膝关节的自然运动，UHMWPE磨屑的产生是不可避免的。微米和亚微米级的碎片导致关节的机械不稳定、活动性降低、疼痛增加和植入物松动。磨屑的产生与UHMWPE机械性能有关;因此，提高UHMWPE机械性能的改进将影响部件的寿命。在这里，TiC涂层和多壁碳纳米管（MWCNTs）用于减少UHMWPE磨损。在400，000次循环后，与UHMWPE相比，PEG-MWCNT减少了质量损失，与TiC组合相比，与参考对相比，材料损失减少了约43.7%。冷流和抛光是主要的磨损模式。
2020-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of armchair black phosphorus nanotubes: a molecular dynamics study
基于分子动力学模拟定性分析，研究了尺寸、应变和空位对扶手椅型黑磷纳米管热性能的影响。结果表明，由于声子输运路径的限制，纳米管的热导率具有明显的尺寸效应，且与纳米管的直径和长度密切相关。由于低频声子的增强，轴向拉伸应变可以促进热输运。相反，压缩应变削弱了热输运由于周围的弯曲纳米管的声子散射增强。此外，热导率显着降低单空位，特别是在高缺陷浓度。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Effect of graphene and carbon-nitride nanofillers on the thermal transport properties of polymer nanocomposites: A combined molecular dynamics and finite element study
聚合物的低导热性是常用复合材料结构的显著缺点之一，一直是许多研究人员关注的焦点，旨在通过在聚合物基体内包含高导热填料来实现高性能的聚合物基纳米复合材料。因此，在本研究中，一个多尺度计划使用非平衡分子动力学（NEMD）和有限元（FE）方法，探索不同的纳米尺寸的填料（碳氮化物和石墨烯）对聚乙烯基纳米复合材料的有效导热系数的影响。我们表明，在室温下使用反应性键级（REBO）原子间势的非晶聚乙烯的热导率是近0.36 - 0.05W/mK。此外，原子的结果预测，相比于C3 N和石墨烯纳米片，C2 N纳米膜呈现出更强的界面热导（ITC）与聚乙烯。此外，结果表明，在1%的恒定体积分数下，C2 N-聚乙烯、C3 N-聚乙烯和石墨烯-聚乙烯纳米复合材料的有效热导率值分别为约0.47、0.56和0.74 W/mK。换句话说，我们的模型的结果表明，填料的热导率是决定纳米复合材料的有效热导率的主导因素。
2021-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Comments on "Thermal Conductivity of Nanotubes: Effects of Chirality and Isotope Impurity" [cond-mat/0501194]
基于Zhang和Li的分子动力学计算，金属单壁碳纳米管（SNT）的热导率（$κ$）被错误地认为主要受半径的影响。此外，他们的同位素效应解释$κ(T)$的金属SNTs单独使用的声子散射机制也是不正确的。
2005-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Reducing the thermal conductivity of carbon nanotubes below the random isotope limit
我们发现，引入分段同位素无序模式可能会大大降低原始碳纳米管的热导率低于不相关的无序值。这是声子散射过程中不同长度尺度之间相互作用的结果。我们使用从头算原子格林函数计算来量化各种类型的分割的效果类似于实验产生的同位素工程富勒烯的聚结。
2009-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Bundle vs. network conductivity of carbon nanotubes separated by type
我们报告了广泛的光学调查透明导电网络分离（半导体，金属）和参考（混合）单壁碳纳米管，辅之以传输测量。将纳米管的固有频率依赖电导率与网络的固有频率依赖电导率进行比较，我们得出结论，较高的固有电导率导致更好的传输特性，这表明纳米管的特性至少与接触一样重要。我们发现，硝酸掺杂提供了一个更大的改善透明导电质量比分离。自发脱掺杂发生在所有样品中，但在由掺杂金属管制成的膜中最有效，其中片电导在24小时内返回接近其原始值。
2014-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Maximum thermal conductivity of aligned single wall carbon nanotubes
我估计最大导热系数$κ$的一个完美的单壁碳纳米管束对齐。每一排排列的纳米管具有离散的结构。它由长度为$L$的纳米管段组成。段之间的间隔阻挡了通过行的声子路径。仅考虑由于段的有限长度而引起的散射。结果是“有效”平均自由程的数量级为$L/7$。对于1微米管（10，10），我们在室温下得到最大值$κ\approx 300$ W/m K。该结果与Hone { \it et al.}的实验合理一致。假设在他们的样本$L\approx 1μ{\rm m}$中
2004-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Remarkable Reduction of Thermal Conductivity in Silicon Nanotubes
我们提出通过在硅纳米线中心引入小孔来降低硅纳米线的热导率，即构造硅纳米管结构。我们的数值计算结果表明，一个非常小的孔（只有1%的减少截面面积）可以引起35%的室温热导率降低。在相同的截面面积下，室温下SiNT的热导率仅为SiNW的33%。振动能的空间分布表明，局域化模式集中在SiNTs的内表面和外表面。SiNTs中增强的表面积与体积比降低了离域模式的百分比，这被认为是导致热导率降低的原因。我们的研究表明，SiNT是一种很有前途的热电材料，具有低的热导率。
2010-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Functionalization on Thermal Properties of Single-Wall and Multi-Wall Carbon Nanotube - Polymer Nanocomposites
已知碳纳米管的羧基官能化（-COOH基团）改善其分散性质并增加碳纳米管-聚合物纳米复合材料的导电性。我们已经通过实验研究了这种类型的功能化对纳米复合材料的热导率的影响。结果发现，虽然即使少量的碳纳米管（~1重量%）可以提高导电性，但需要更大的负载分数（~3重量%）来提高纳米复合材料的导热性。功能化的多壁碳纳米管作为填料材料的表现最好，导致同时改善复合材料的电性能和热性能。单壁碳纳米管的功能化降低了热导率的提高。所观察到的趋势被解释的事实，而表面官能化增加碳纳米管和聚合物基体之间的耦合，它也导致形成的缺陷，这阻碍了声学声子在单壁碳纳米管的传输。所得结果对碳纳米管和石墨烯作为填料改善复合材料的热、电和机械性能具有重要意义。
2013-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Radius and chirality dependent conformation of polymer molecule at nanotube interface
通过分子动力学模拟研究了线性聚合物分子在碳纳米管（CNT）界面吸附时的温度依赖性构象。模型聚乙烯（PE）分子在碳纳米管表面具有选择性构象，这受碳纳米管晶格的原子结构和几何卷曲能的控制。PE分子形成熵驱动的组装域，并且它们围绕大半径CNT（40，40）的优选缠绕角反映了在石墨平面上具有能量最小值的分子构型。虽然PE分子主要在低温下更喜欢包裹在小半径扶手椅形CNT（5，5）上，但它们的构型在类似半径的锯齿形CNT（10，0）上转变为更大的包裹角。通过Landau-deGennes理论确定了在280 K附近发生的一个相变，分子在伸展构象中沿管轴排列
2006-04-07 cond-mat.mtrl-sci
AC conductivity of polymer composites: an efficient confirmatory tool for qualifying crude multi-walled carbon nanotube-samples
目前的通信强调，交流电导率测量的多壁碳纳米管（MWNTs）-聚合物复合材料是一个非常有前途的表征工具，用于鉴定任何原油MWNT-sample电弧合成。它将石墨结构与MWNT的石墨结构区分开，并反映了样品中存在的近一维结构和无序的相对量。这一新的协议将有助于发展更直接和定量的标准，通过不同的技术合成的MWNTs的资格，并肯定会添加到概念理解在可视化的确切作用，不同的控制参数影响MWNTs的生长。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of the local optical conductivity of a semiconducting carbon nanotube and its modification at individual defects
纳米级光学特性的测量对于光电子器件的表征具有重要意义。然而，传统的光探针测量方法很难确定具有纳米不均匀性的单个量子物体的局域光学性质。在这里，我们展示了第一次成功的测定的绝对光学常数，包括光学电导率和吸收系数，为一个单独的碳纳米管的缺陷，通过比较能量损失光谱和光吸收。从某种类型的缺陷获得的光学电导率确实呈现出在最低激发峰（E11）附近的特征修改，其中强烈涉及激子和非辐射跃迁以及声子耦合激发。对E11峰的详细线形分析清楚地表明了不同程度的激子寿命缩短和电子态修改，这是可变的缺陷类型。
2017-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Preparation of Carbon Nanotube Bioconjugates for Biomedical Applications
近年来，碳纳米管的生物医学应用引起了人们的广泛关注。在这里，我们总结了我们以前开发的单壁碳纳米管（SWNTs）的功能化和生物共轭的各种生物医学应用，包括生物成像，传感和药物输送的协议。在磷脂-聚乙二醇（PL-PEG）溶液中超声处理单壁碳纳米管是我们最常用的单壁碳纳米管功能化方案。与其他常用的共价策略相比，我们的非共价官能化方案在很大程度上保留了SWNT的固有光学性质，这在各种生物成像和传感应用中是有用的。功能化的SWNT与靶向配体缀合，用于体外特异性细胞标记或体内肿瘤靶向。引入无线电标记用于在体内实时跟踪和成像单壁碳纳米管。此外，单壁碳纳米管可以与小干扰RNA（siRNA）结合或负载化疗药物用于药物递送。这些程序需要不同的时间，从一天到五天不等。
2009-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Transport in Nanotubes: Effect of Remote Impurity Scattering
在单电子近似下，发展了单壁碳纳米管中杂质远距离库仑散射理论。在漂移-扩散模型中求解玻尔兹曼方程，得到管电导率。电导率取决于纳米管能带结构的类型（金属或半导体）和电子费米能级。我们发现，由于库仑散射率对动量转移有很强的依赖性，电导率对费米能的指数依赖性。我们计算内和子带间散射率和电导率的一般表达式。数值计算结果以及得到的解析表达式表明，简并杂质半导体管可以有很高的迁移率，除非掺杂浓度过高，子带间跃迁阻碍了电子输运.
2004-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Electrosynthetic control of CNT conductivity & morphology: Scale-up of the transformation of the greenhouse gas CO2 into carbon nanotubes by molten carbonate electrolysis
通过在熔融碳酸盐中电解将二氧化碳转化为碳纳米管，CNT提供了提取和储存这种温室气体的低成本途径。碳纳米管比燃料或其他二氧化碳转化产品更稳定、更紧凑和更有价值，为减少二氧化碳以减缓气候变化提供了动力。以前，实芯碳纳米纤维，CNF是用C-13同位素CO2形成的，而空芯纤维-碳纳米管，CNT是用天然同位素CO2在熔融碳酸锂中分裂形成的。在这里，我们展示了特殊的范围内的特定形态和导电性的碳纳米管，可以通过控制电解条件在一锅合成，并扩大这个过程中，温室气体二氧化碳转化为碳纳米管熔融碳酸盐电解。添加Li 2BO 3、硼掺杂并大大增强了在镀锌钢阴极处形成的CNT导电性。向Li 2CO 3电解质中添加CaCO 3降低了CNT生长区域中的氧化物溶解度，产生直的薄壁CNT。
2016-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Muiltiscale modeling of electrical conductivity of R-BAPB polyimide + carbon nanotubes nanocomposites
用多尺度方法模拟了具有手性（5，5）的单壁碳纳米管（CNT）填充的聚酰亚胺R-BAPB聚合物的电导率。建模开始于聚合物填充的碳纳米管结的随时间变化的原子构型的分子动力学模拟。然后，在第一步中获得的原子位置被用来执行完全的第一性原理微观计算的碳纳米管结的接触电阻使用基于格林函数的量子输运技术。最后，将这些接触电阻作为输入提供给使用Monte Carlo逾渗模型的CNT系综电导率的统计计算。第一性原理计算的结果表明，聚合物填充的碳纳米管结的接触电阻的碳纳米管结的几何形状，包括一个角度$φ$之间的碳纳米管轴和周围的碳纳米管聚合物原子的位置非常强的依赖性。将这种强烈的依赖性以及CNT团聚解释到逾渗模型中，将电导率的计算值推到略高于逾渗阈值的0.01 S/m以下，这在具有各种基础聚合物的复合材料的实验范围内。进一步降低复合材料的导电性的可能机制进行了讨论。
2020-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity reduction in carbon nanotube by fullerene encapsulation: A molecular dynamics study
单壁碳纳米管（SWCNT）在其原始形式下具有高导热性，其进一步的改进引起了很多兴趣。一些理论研究表明，C $_{60}$富勒烯包封显著增强了$(10,10)$ SWCNT的热导率。然而，最近对单壁碳纳米管束的实验表明，富勒烯封装导致热导率的降低而不是增加。在这里，我们采用三种不同的分子动力学方法来研究的影响，C $_{60}$封装在$(10,10)$单壁碳纳米管的热传输。所有三种方法一致地预测$(10,10)$ SWCNT的热导率在通过$20\%-30\%$封装C $_{60}$后降低，与SWCNT束的实验结果一致。我们证明，有一个模拟工件中的Green-Kubo方法，它给出了巨大的人工对流的热导率。我们的研究结果表明，C $_{60}$分子进行很少的热量相比，外部单壁碳纳米管和减少声子平均自由程的单壁碳纳米管诱导额外的声子散射。我们还发现，一个$(10,10)$单壁碳纳米管的热导率单调下降，增加填充率的C $_{60}$分子。
2020-02-08 cond-mat.mtrl-sci
A theoretical study of thermal conductivity in single-walled boron nitride nanotubes
利用动力学理论对单壁氮化硼纳米管（SWBNT）的热导率进行了理论研究。通过对氮化硼片声子谱的拟合，我们发展了一个有效的、稳定的Tersoff原子间相互作用势，该势适用于sp2结构中热输运的研究。利用SWBNT对称群（线组）的螺旋量子数$(κ, n)$，我们计算出了三声子过程的选择定则。计算结果表明，热导率$κ_{\rm ph}$随长度的变化规律与$κ_{\rm ph}\propto L^β$随长度的变化规律一致，而$κ_{\rm ph}\propto L^β$随长度的变化规律与$β(T)\propto e^{-T/T_{c}}$的变化规律一致，这是边界散射与三声子散射对弯曲模的竞争作用的结果.我们发现SWBNT的两种弯曲模式对热导率的贡献占主导地位，因为它们的零频率位于$κ=\pmα$，其中$α$是SWBNT中螺旋对称的旋转角。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of a new carbon nanotube analogue: the diamond nanothread
基于非平衡分子动力学模拟，我们研究了一种新型超薄一维碳纳米材料-金刚石纳米线（DNT）的热导率。与单壁碳纳米管（CNT）不同，DNT中Stone-Wales相变的存在赋予了其更丰富的热输运特性。输运区由波控区向粒子控区转变，这取决于多苯环的长度。然而，独立的传输区域，在具有不同长度的聚苯环的DNT中观察到热导率的强长度依赖性。DNT中独特的SW特性提供了更多的自由度来调节CNT的均匀结构中未发现的热导率。因此，DNT是一个理想的平台，研究各种热传输机制在纳米尺度上。其高可调谐性提高了为不同应用设计DNT的潜力，例如热连接和温度管理。
2015-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Phonons and thermal transport in Si/SiO$_2$ multishell nanotubes: Atomistic study
从理论上研究了Si/SiO $_2$多壳层纳米管中的热输运。声子能谱是用原子晶格动力学方法得到的。热导率的计算使用玻尔兹曼输运方程内的弛豫时间近似。多壳层纳米管中的振动光谱的重新分布导致声子群速度和热导率的降低相比，均匀的Si纳米线。Si/SiO $_2$界面上的声子散射是这些结构中热导率强烈降低的另一个关键因素（在室温下降至0.2 W/mK）。我们证明了通过适当地选择纳米管的横截面、厚度和壳层数目可以有效地抑制Si/SiO $_2$纳米管中的声子热输运。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci
van der Waals interaction of parallel polymers and nanotubes
我们研究了简单的，平行的聚合物和纳米管的相互作用，并制定了一个计划，包括范德华相互作用的密度泛函理论（DFT）的框架内，这些分子在中远程分离。我们主要关注聚合物聚乙烯，全同立构聚丙烯和全同立构聚氯乙烯，但我们的方法更普遍地适用于所有简单的聚合物和纳米管。从第一性原理DFT计算，我们提取的聚合物的电子密度和它们的静电响应。在简单的对称性假设下，我们推导出范德华相互作用能的显式表达式。
2004-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electronic Transport in Composites of Graphite Oxide with Carbon Nanotubes
我们表明，在单壁碳纳米管网络内的电绝缘氧化石墨（GO）的存在强烈增强了导电性，而还原的氧化石墨，即使是导电的，也抑制了具有单壁碳纳米管的复合网络内的导电性。杨氏模量和拉曼光谱的测量强烈支持我们的解释的氧化物基团的间接作用，存在于单壁碳纳米管/氧化石墨复合材料内的氧化石墨，通过金属单壁碳纳米管的电子掺杂。
2013-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of thermal conductivity in single-walled carbon nanotubes by fullerene encapsulation: enhancement or reduction?
富勒烯包覆是提高单壁碳纳米管力学和电学性能的有效途径。然而，一些分歧出现在最近的研究富勒烯封装对单壁碳纳米管的热导率的影响。更具体地，大多数先前的理论工作预测导热率略微增强，但是Kodama等人的最近实验（Nat.Mat. 16，892（2017））观察到通过富勒烯封装，SWCNT中的热导率明显降低。我们进行分子动力学模拟来重新审视这个问题，通过比较研究单壁碳纳米管（n，n）和相应的peapod（n，n），n = 8，9，10，11的热导率。我们发现，富勒烯封装可以降低较窄的单壁碳纳米管（n = 8和9）的热导率，但它可以稍微提高较厚的单壁碳纳米管（n = 10和11）的热导率。这些相反的效果的潜在机制进行了探讨，通过分析封装引起的结构变形和单壁碳纳米管的声子色散的变化。我们说明，在最近的实验中观察到的减少效果是有关的机制，减少较窄的单壁碳纳米管的热导率在这里，而以前的数值工作对应于本工作中发现的较厚的单壁碳纳米管的增强效果。我们的研究结果阐明了以前的数值预测和实验观察的富勒烯封装的单壁碳纳米管的热导率的影响之间的差异。
2018-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Drug delivery with carbon nanotubes for in vivo cancer treatment
化学功能化的单壁碳纳米管（SWNTs）在小鼠肿瘤靶向蓄积中显示出前景，并表现出生物相容性、排泄性和低毒性。在这里，我们证明了在小鼠体内的肿瘤抑制单壁碳纳米管药物输送。将紫杉醇（PTX），一种广泛使用的癌症化疗药物，通过可裂解的酯键偶联到单壁碳纳米管上的支链聚乙二醇（PEG）链上，以获得水溶性的单壁碳纳米管-紫杉醇偶联物（SWNT-PTX）。在小鼠4 T1乳腺癌模型中，SWNT-PTX在抑制肿瘤生长方面比临床紫杉醇提供更高的功效，这是由于延长的血液循环和SWNT递送的10倍更高的肿瘤PTX摄取，这可能是通过增强的渗透性和保留（EPR）实现的。携带到网状内皮系统的药物分子从SWNTs释放并通过胆道途径排泄，对正常器官没有明显的毒性作用。因此，纳米管药物递送对于未来低药物剂量的癌症治疗具有高治疗功效和最小副作用的前景。
2008-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembly of mixed surfactants sodium dodecylsulfate and polyethylene glycol dodecyl ether in aqueous solutions
本文通过电导率和界面张力测量研究SDS与Brij L4混合表面活性剂的自组装行为，揭示其协同胶束化机制及电导率非单调变化的多重物理来源。
2024-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Response to "Reply to comment on 'Divergent and Ultrahigh Thermal Conductivity in Millimeter-Long Nanotubes'"
一年多前，Chih-Wei Chang教授和合著者在PRL上发表了“Divergent and Ultrahigh Thermal Conductivity in Millimeter-Long Nanotubes”，我们提交了评论。过了一段时间，我们收到了张教授等人。的回复，这几乎是相同的，他们的arXiv预印本，并迅速回应了回复。应一些读者的要求，我个人在这里发表了对“回复评论'发散和超高导热性毫米长纳米管'”的详细回应。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon Nanotube-based Super Nanotube: Tailorable Thermal Conductivity at Three-dimensional
纳米材料或纳米结构的进步使得制造在工程应用中具有巨大前景的多功能材料成为可能。基于碳纳米管（CNT）的纳米结构是这种多功能材料的一种代表性构建块。基于一系列的计算机研究，我们报告了三维CNT基纳米结构的热导率的可定制性，即，单壁碳纳米管（SWNT）为基础的超级纳米管（ST）。结果表明，不同碳环连接的ST的热导率不同，且具有较长组成的单壁碳纳米管和较大直径的ST产生较小的热导率。进一步的计算结果表明，ST的导热系数的倒数与其长度的倒数呈良好的线性关系。特别是，它被发现的热导率表现出近似成比例的关系与温度的倒数，但似乎不敏感的轴向应变，由于其泊松比。这些结果，一方面，提供了一个基本的理解的ST的超级碳纳米管的导热性能，并在另一方面阐明其未来的设计或制造和工程应用。
2015-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermal Conductivity of Nanotubes: Effects of Chirality and Isotope Impurity
采用非平衡分子动力学方法，利用精确势函数研究了单壁纳米管（SWNT）的热导率与手性和同位素杂质的关系。研究发现，与电子电导率相反，热导率对手性不敏感。然而，同位素杂质可以降低热导率高达60%，并改变温度依赖性行为。我们还研究了在不同温度下，不同半径的管的热导率对管长的依赖关系。
2006-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Upper bound for the conductivity of nanotube networks
由纳米管网络组成的膜的电导率由管之间形成的结电阻调节。电导率值通过较低的结电阻而增强，但应达到受网络形态限制的最大值。通过考虑理想的弹道式纳米管之间的接触，我们使用的Kubo形式主义来计算这种膜的导电性的上限，并显示它如何取决于纳米管的浓度以及它们的纵横比。迄今为止报道的最高测量电导率接近这个极限值，这表明进一步的进展在于纳米线而不是纳米管。
2009-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured Polymer Films with Metal-like Thermal Conductivity
导热聚合物具有根本意义，并且也可以用于热管理应用。最近的研究表明，拉伸聚合物可以实现高导热性。然而，热在导热聚合物中的传输机制尚未阐明。在这里，我们报告了一种可扩展的聚乙烯薄膜的制造方法，具有62 W/m-K的高热导率。所实现的热导率比典型聚合物的热导率（~0.1 W/m-K）大两个数量级以上，并且超过用作传统导热体的许多金属和陶瓷的热导率。仔细的结构进行了研究，并揭示了该膜由纳米纤维与结晶和非晶区域。与传统观念相反，我们揭示了非晶形态在实现如此高的热导率中的重要性，而不是简单地从结晶度和微晶排列的增强。非晶相达到~16 W/m-K的显著高的热导率。即使如此，我们确定，这种非晶相的存在下是占主导地位的因素，因为薄膜的热导率仍然远低于预测值为散装单晶聚乙烯（237 K/m-K）。这项工作为导热聚合物的合理设计和合成奠定了基础，并为先进的热管理开辟了新的机会，特别是当需要灵活，轻质，化学惰性和电绝缘的热导体时。
2017-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of electric resistance and magnetoresistance of pressed nanocomposites of multilayer nanotubes with the structure of nested cones
通过在高压（~25 kbar）下压缩由镍催化的聚乙烯热分解合成的纳米管前体，制备了适合于输运测量的具有嵌套锥结构（鱼骨结构）的多层碳纳米管的块状样品。使用高分辨率透射电子显微镜研究了初始纳米管材料的结构。在低温（4.2 ~ 100 K）范围内，样品的电阻按ln ρ~（T_0/T）^{1/3}变化，其中T_0 ~ 7 K。测得的磁阻在磁场中是二次的，在温度的倒数中是线性的。的测量已被解释在二维可变范围跳跃电导率。有人建议，作为一个二维导电介质的内，外壁之间的空间的纳米管。估计表明费米能级上的电子态密度很高，约为5 × 10^{21} eV^{-1} cm^{-3}。
1998-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Unusually High Thermal Conductivity of Carbon Nanotubes
结合平衡和非平衡分子动力学模拟与精确的碳势，我们确定了碳纳米管的热导率$λ$及其对温度的依赖性。我们的研究结果表明，在室温下，孤立的（10，10）纳米管具有异常高的$λ{\approx}6,600$ ~W/m $\cdot$ K值，与假设的孤立石墨烯单层或金刚石的热导率相当。我们的研究结果表明，这些高值的$λ$与大的声子平均自由程在这些系统中，大大降低的值预测和观察的基面的块状石墨。
2000-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electrical conductivity of nanotube-encapsulated metallocene wires
我们分析了一个新的家庭的碳纳米管为基础的分子线，通过封装金属茂分子内的纳米管。我们的模拟，这是基于非平衡格林函数技术和密度泛函理论的组合，表明这些线可以被设计为表现出理想的磁输运效应用于自旋电子器件。所提出的结构还应该对室温波动具有弹性，并且预计具有高产量。
2006-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Heat conduction of single-walled carbon nanotube isotope-superlattice structures: A molecular dynamics study
采用经典分子动力学模拟研究了单壁碳纳米管同位素超晶格的热传导。通过交替连接不同质量的单壁碳纳米管形成超晶格结构。在改变超晶格周期时，确定了具有最小有效热导率的临界值，其中主导物理从区带折叠效应切换到晶格界面的热边界电阻。用能量密度谱解释了交叉机制，其中可以清楚地观察到带折叠效应。结果表明，临界超晶格周期厚度取决于扩散弹道声子的平均自由程分布。超晶格结构的热导率的降低击败了一维合金结构的热导率，尽管最小热导率仍然略高于通过同位素的二维随机混合获得的值。
2006-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity of multi-walled carbon nanotubes-SU8 epoxy composites
研究了多壁碳纳米管分散在SU 8环氧树脂中的复合材料的导电性能。根据环氧树脂的加工条件（从非聚合到交联），我们得到了复合材料的导电性的隧穿和类似的制度。我们解释所观察到的定性变化的导电性行为的减少分离的纳米管之间的环氧树脂基体的聚合引起的。
2013-06-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Thermal Rectification from Polyethylene Nanofiber Thermal Diodes
声子计算的实现受制于缺乏高性能热器件。在这里，我们表明，通过理论分析和分子动力学模拟，前所未有的热整流因子（高达1.20），可以实现利用聚乙烯纳米纤维的相依赖的热导率。更重要的是，这种高热整流只需要器件上非常小的温差（< 20 oC），这与需要工作温度量级的温度偏置的其他热敏二极管相比具有显著优势。考虑到这一点，我们表明，无量纲的温度缩放整流因子的聚合物二极管的范围从12到25 -远大于其他热二极管（< 8）。该聚合物热敏二极管由热导率具有高相敏性的结晶部分和具有稳定相的交联部分组成。纳米尺度尺寸效应可用于调节结晶部分的相变温度，使得热二极管能够在不同温度下操作。这项工作将有助于设计高性能，廉价和易于加工的热器件，基于此热电路可以建立，最终使声子计算。
2015-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Computational study of the thermal conductivity in defective carbon nanostructures
我们使用非平衡分子动力学模拟来研究包括同位素杂质在内的缺陷对碳纳米管、石墨烯和石墨烯纳米带的热导率的不利作用。我们发现，即使在结构完美的纳米管和石墨烯，同位素杂质降低了高达一半的热导率，通过减少声子平均自由程，甚至更大的热导率降低，具有相同的物理起源，发生在存在结构缺陷，包括空位和窄石墨烯纳米带的边缘。我们的计算调和以前的研究结果，不同的数量级，通过确定各种计算方法的局限性。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Effective conductivity in association with model structure and spatial inhomogeneity of polymer/carbon black composites
讨论了聚乙烯/炭复合材料的有效电导率与泡孔结构的关系以及有效电导率与炭黑空间分布的关系。按照吉田的模型，这两种结构在某种程度上可以说是介于著名的麦克斯韦-加内特（MG）和布鲁格曼（BR）极限结构之间。使用各种炭黑的复合材料的TEM照片，我们观察到，较大的是Garncarek的二维（2D）代表性分布的炭黑的不均匀性测量H，较小的是复合材料的有效电导率。
2002-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Role of the particle size polydispersity in the electrical conductivity of carbon nanotube-epoxy composites
具有大长径比的碳纳米管（CTN）被广泛用于在非常低的CNT负载下在聚合物熔体中建立电连接。然而，CNT尺寸多分散性和分散体的质量仍然不是可以基本上改变CNT纳米复合材料的期望特性的完全理解的因素。在这里，我们证明了多分散碳纳米管-环氧树脂复合材料的电导率与纳米管长度L的精确定制的分布是一个准普适函数的一阶矩L。这一发现挑战了目前的理解，即电导率取决于CNT长度的较高时刻。我们解释所观察到的准普适性的颗粒尺寸多分散性和集群之间的组合效应。这种机制可以被利用来实现一般CNT纳米复合材料中的电传输的受控调谐。
2017-10-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Filler Dependencies of Electrical Conductivity in Nanotube and Nanofiber Composites
我们报告的聚合物纳米复合材料与纤维填料，明确考虑微观填料的功能和复制的复合材料作为随机分布的粒子通过电子隧穿互连的模型。通过利用关键路径法，我们能够获得简单的公式，适用于大多数纳米管和纳米复合材料，这允许从几个参数，如填料体积分数，尺寸和纵横比开始推断整体复合材料的电导率。我们制定的有效性进行评估，重新解释现有的实验结果，并通过提取的特征隧穿长度，这是大多数发现在其预期的值范围内。这些结果可以实际用于定制纳米复合材料的电性能。
2009-09-22 cond-mat.dis-nn 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
Laser Stimulated Thermal Conductivity in chiral carbon nanotube
研究了手性碳纳米管的激光诱导热导率。手性碳纳米管的热导率计算使用一个易于处理的分析方法。这是通过求解紧束缚近似中获得的能量色散关系的玻尔兹曼输运方程来完成的。得到了电子沿周向χ c和轴向χ z的热导率。对所得结果进行了数值分析，发现χ_c和χ_z在激光辐照下都是振荡的。我们还注意到，激光源引起χ_c和χ_z值的急剧减小。
2012-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wall "thickness" effects on Raman spectrum shift, thermal conductivity, and Young's modulus of single walled nanotubes
从理论上证明了在有限温度下，单壁碳纳米管的有效壁厚应为$W=W_s+W_d$，其中$W_s$为最外层电子轨道的扩展所定义的静态壁厚，$W_d$为由于原子热振动所引起的动态壁厚.分子模拟和理论分析均表明$W_d$与$\sqrt{T}$成正比。我们发现动态厚度随温度的增加是拉曼光谱移动的主要机制。动态厚度的引入改变了关于杨氏模量的一些结论，并降低了热导率的值。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in isotopically disordered carbon nanotubes
本文研究了同位素无序碳纳米管的声子热导率。特别是，作为系统长度的函数的热导率的行为进行了研究，使用格林函数技术来计算整个系统的传输。该方法是使用线性缩放算法，这使我们能够达到系统的长度高达$L=2.5μ$ m（高达40万个原子）。对于1D系统，观察到电导率随系统尺寸$L$而发散。我们还观察到一个显着减少的实验尺寸的系统的热导率（约80%，在室温下为$L = 2.5$ $μ$ m），当引入了大部分的同位素无序。与格林函数技术得到的结果进行比较，得到的结果与玻尔兹曼描述的热传输。有一个很好的协议，这两种方法之间的系统的实验规模，即使在存在安德森局域化。这是特别有趣的，因为使用玻尔兹曼方程的传输的计算是少得多的计算昂贵的，使得更大的系统可以用这种方法进行研究。
2008-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Lattice specific heat of carbon nanotubes
碳纳米管的晶格比热在Mahan和Jeon提出的微观模型中进行了评估，发表在2004年的Physical Review B上。声子被认为是单壁碳纳米管在扶手椅配置。正如预期的那样，低温和高温区域表现出不同的比热行为。碳纳米管还显示出非常有趣的晶格输运，这取决于直径，对于小直径具有相当高的热导率。
2006-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Chiral Transport in Carbon Nanotubes
基于手性纳米管与经典螺线管的相似性，我们研究了手性纳米管中沿圆周方向的输运。我们计算了手性电导率，代表一个圆周电流沿碳纳米管轴的电场为各种手性的碳纳米管。我们发现，在手性纳米管的手性电导率一般是非零的，并作为费米能量的函数振荡。这种振荡行为归因于纳米管的子带结构和费米面的翘曲。
2021-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of one-, two- and three-dimensional carbon
由于其独特的化学多功能性，碳原子可以形成一维，二维和三维结构。在导热性方面，碳多晶型物覆盖从具有无定形碳的非常低的值到具有金刚石、碳纳米管和石墨烯的非常高的值的宽范围。黑碳石是一类三维全共价sp $^2$键合的碳多晶型物，具有与石墨烯和碳纳米管相同的局部化学环境，但具有负高斯曲率。采用基于Tersoff经验势的分子动力学模拟，计算了（10，0）碳纳米管、石墨烯和两种不同曲率的施瓦济体的热导率.我们发现，施瓦济特提出的热导率两个数量级小于纳米管和石墨烯。非谐晶格动力学计算结果表明，在施瓦济体中，声子群速度和平均自由程比在纳米管和石墨烯中小得多，解释了这种差异的原因。除了可调的电子特性外，它们降低的热导率表明，施瓦济石可以为具有高转换效率的全碳热电技术铺平道路。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Frequency- and electric-field-dependent conductivity of single-walled carbon nanotube networks of varying density
我们目前的测量频率和电场依赖的导电性的单壁碳纳米管（SWCNT）网络的各种密度。作为频率的函数的交流电导率与扩展对近似模型一致，并且随着频率高于起始频率$ω_0$而增加，所述起始频率随着膜厚度从亚单层到200 nm的范围在七十年内变化。非线性电场依赖的直流电导率也表现出强烈的膜厚依赖性。电阻R（E）的电场依赖性的测量允许确定可能表征管触点之间的距离的长度尺度$L_{E}$，发现其随着膜厚度的增加而系统地减小。发现交流电导率的起始频率$ω_0$和单壁碳纳米管网络的长度尺度$L_{E}$之间存在相关性，并提出了一个物理上合理的经验公式。这些研究将有助于理解该材料体系的输运性质，并有利于该材料体系的应用。
2008-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Single Wall Carbon Nanotubes: Diameter and Annealing Dependence
体单壁碳纳米管（SWNT's）的热导率k（T）在低T下显示出线性温度依赖性，这归因于声子的一维量子化。为了进一步探讨这个问题，我们测量了具有不同平均管直径的样品的k（T）。我们观察到线性k（T）更高的温度在样品中具有更小的直径，在协议的量化图片。此外，我们还研究了退火对k（T）的影响。我们观察到退火样品的k（T）的增强，这归因于缺陷的愈合和杂质的去除。这些测量结果表明，单壁碳纳米管材料的热性能可以通过操纵其固有的纳米级性能来控制。
2001-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modelling Heat Transfer of Carbon Nanotubes
碳纳米管传热模型的建立对于碳纳米管基复合材料和纳米电子器件的热管理具有重要意义。采用三维各向异性传热的有限元方法，模拟了单根纳米管、纳米管阵列和部分纳米管基复合材料表面在生热时的热传导和温度变化。所使用的热导率是从分子模拟或实验的放大值获得的。模拟结果表明，纳米管阵列由于其各向异性的热导率而具有独特的冷却特性。
2010-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quantum model of phonon transport and heat conductivity in carbon nanoclusters and nanotubes
建立了一个复近似声子量子离散模型（PQDM），用于描述锯齿形和扶手椅形两种零手性碳纳米结构中声子的动力学、动力学和统计特性。该模型允许将与其他子系统（电子、光子、杂质和缺陷）的相互作用纳入纯声子问题。我们预测平面C-结构是几何稳定的，在强电场作用下可以桥接极间空间.得到了碳纳米管广义热导率方程的精确解。分析了管内的温度分布。提出了强相互作用时的对角化方法。结果表明，热导率随声子平均自由程（PMFP）的增大呈二次函数关系。计算了碳直线管的热容和熵随温度的变化关系。我们的理论方法解释了碳和类碳材料中良好TC的性质，即软振动分支（在热能下具有高态密度的低频径向呼吸模式声子）的存在伴随着结构硬度（高频$ϕ$ -和z-分支）提供大PMFP。计算了周围介质中高导通道的TC系数。分析了导热阻尼的机理.两种竞争趋势在中温（100-300）K产生TC最大值。结果表明，有效热导率随纳米管浓度的增加呈强非线性增长。结果表明，扶手椅型纳米管插入介质或其涂层的聚乙炔分子显着改变径向呼吸声子的结构。
2003-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically Modulated Conduction in Chromophore-Functionalized Single-Wall Carbon Nanotubes
我们展示了一种光学活性纳米管杂化材料，通过功能化单壁纳米管与偶氮基生色团。在UV照射下，共轭发色团经历顺-反异构化，导致纳米管附近的电荷重新分布。这种电荷重新分布改变了局部静电环境，使阈值电压偏移并增加了纳米管晶体管的导电性。对于~1-2%的覆盖率，我们测量到高达1.2 V的阈值电压的偏移。此外，电导变化在长时间内是可逆的和可重复的，这表明发色团官能化的纳米管对于集成的纳米光电探测器是有用的。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci
