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カーボンナノチューブの変形に対する機械的特性および電気的特性の変化の原子解析

碳纳米管变形引起的机械和电性能变化的原子分析

基本信息

批准号：
04J01154
负责人：
久島祥嘉
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

カーボンナノチューブ(CNT)はグラフェンシートを円筒状に丸めた構造を有する中空のナノ構造材料である.その基本的な強度特性を明らかにするために,曲率を持たない2次元のグラフェンシートを対象に面内方向引張り解析を行い,CNTの結果と比較することによりその曲率が強度特性に与える影響について評価した.また,CNTおよびグラフェンシートは共有結合性材料である.結合状態の違いがナノスケールの構造材料の強度特性に与える影響を評価するために,金属結合を有する銅ナノ薄膜に対しても同様の解析を行った.なお,解析には量子力学に基づき原子間相互作用を厳密に求めることができる第一原理計算を用い精密な評価を行った.銅ナノ薄膜は原子層1層のものが最も強度が高く,膜厚が増加するとともに強度は低下し単結晶のものに近づく.これは,薄膜では原子層どうしを結合するために電子が使用され,層内の電子が減少し層内の結合が弱まるためである.一方,グラフェンシートは原子層1層のものと原子層を層状に重ねたものとで強度特性に大きな違いは見られない.これは,グラフェンシートの層内原子間結合が共有結合であり最近接原子間に局在しているのに対し,層内の結合はファンデルワールス力という非常に弱い結合であるため,層間の結合が層内の結合に与える影響が小さいためである.また,グラフェンシート一層の引張り強度はCNTのそれと大きな違いはなく,破壊形態もほぼ等しいことから,CNTの強度に与える曲率の影響は小さい.

The structure of CNT is hollow and the material of CNT is hollow. The basic intensity characteristics of CNT are analyzed in terms of the in-plane direction of the image, and the results of CNT are compared with those of intensity characteristics of CNT. CNT is a common bonding material. Evaluation of the influence of bonding state on the strength characteristics of structural materials, analysis of metal bonding on the strength characteristics of thin films. Quantum mechanics is the basis of quantum mechanics, and the interaction between atoms is the basis of quantum mechanics, and the first principle calculation is the basis of quantum mechanics. Copper thin film atomic layer 1 layer of the top strength is higher, the film thickness increases, the strength is lower, the crystal is close to the top. The thin film is composed of atomic layers, and the electrons in the layers are reduced. The atomic layer is layered, and the intensity characteristics of the atomic layer are large. The bonding between atoms in the interlayer is common, and the bonding between atoms in the interlayer is very weak. The tensile strength of CNT in one layer is affected by the curvature of CNT.