カーボンナノチューブの塑性変形の制御と塑性変形シミュレーターの構築

碳纳米管塑性变形的控制及塑性变形模拟器的构建

• 批准号: 17760082
• 负责人: 尾方 成信
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760082/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 塑性変形; シミュレーター; モデリング; シミュレーション; 数値計算; 弾性変形; 熱伝導率; 座屈

カーボンナノチューブの塑性変形を制御するための基礎的知見である、ナノチューブ中で起こる塑性変形のプロセスの詳細と、塑性変形を実現するために必要な外的条件を、シミュレーションによるエネルギー論的な考察に基づいて得た。具体的な手法としては、ボンドオーダー原子間ポテンシャルに基づく最小反応エネルギー経路探索法(Nudged Elastic Band法)を用いた。その結果、単層カーボンナノチューブ中で起こる結合の回転が塑性変形の素過程であることを見出し、この結合の回転が継続的に起こることで結果として永久的に曲がったナノチューブができることを示した。また、この結合の回転が継続的に起こるためには、熱的に活性化するだけでは十分ではなく、熱とともにナノチューブに曲げを生じさせるような力学的外部負荷を加えることにより始めて実現できることを示した。熱と力学負荷はともに重要であり、力学負荷だけでも塑性変形は生じず、熱を加えずに負荷だけをかけると弾性的に座屈してしまい、塑性変形が起こらないことを示した。本理論を用いることでカーボンナノチューブの塑性変形を制御することが可能となった。そして、これら一連の解析を容易に実行できるように塑性変形シミュレーターを作成した。また、本理論を単層だけでなく2層以上の層を有する多層カーボンナノチューブにも適用し、多層カーボンナノチューブの塑性変形をコントロールする条件を明らかにした。さらには塑性変形したナノチューブの熱伝導率を求めた。

カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の plastic - shaped を suppression す る た め の basic knowledge で あ る, ナ ノ チ ュ ー ブ で plays こ る plastic - shaped の プ ロ セ ス の detailed と, plastic - を be presently す る た め を に な outside the necessary conditions, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る エ ネ ル ギ ー theory looks at に な base づ い て た. Specific な gimmick と し て は, ボ ン ド オ ー ダ ー interatomic ポ テ ン シ ャ ル に base づ く minimum anti 応 エ ネ ル ギ ー 経 road exploration method (Nudged Elastic Band method) を with い た. そ の results, 単 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ で plays こ る combining の back planning が plastic - process の element で あ る こ と を see し, こ の combining の back planning が 継 続 に up こ る こ と で results と し て permanent に qu が っ た ナ ノ チ ュ ー ブ が で き る こ と を shown し た. ま た, こ の combining の back planning が 継 続 に up こ る た め に は, hot に activeness す る だ け で は very で は な く, hot と と も に ナ ノ チ ュ ー ブ に qu げ を raw じ さ せ る よ う な mechanics of external load を plus え る こ と に よ り beginning め て be presently で き る こ と を shown し た. Thermal mechanical load は と と も に important で あ り, mechanical load だ け で も plastic - born form は じ ず, hot を え ず に load だ け を か け る と 弾 sex に of flexor し て し ま い, plastic - shaped が こ ら な い こ と を shown し た. This theory を い る こ と で カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の plastic - shaped を suppression す る こ と が may と な っ た. そ し て, こ れ ら for analytical を easy に の line be で き る よ う に plastic - shaped シ ミ ュ レ ー タ ー を made し た. ま た, this theory を 単 layer だ け で な く 2 layer above の を す る multilayer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ に も applicable し, multi-layer カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の plastic - shaped を コ ン ト ロ ー ル す る conditions を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0 さらに plastic deformation たナノチュ たナノチュ ブ ブ ブ ブ <s:1> thermal 伝 conductivity を finding めた.

项目成果

分子動力学法によるStone-Wales欠陥を有するカーボンナノチューブの熱伝導率の評価

分子动力学方法评价具有Stone-Wales缺陷的碳纳米管的热导率

• 发表时间: 2006
• 期刊: 材料 55-8
• 作者: 尾方成信;花生洋平;渋谷陽二
• 通讯作者: 渋谷陽二

第一原理密度汎関数法に基づく局所擬似連続体法

基于第一性原理密度泛函理论的局部伪连续谱方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会論文集A編 71巻712号
• 作者: 尾方成信;磨矢一晃;澁谷陽二
• 通讯作者: 澁谷陽二

Chirality dependence of mechanical properties of single-walled carbon nanotubes under axial tensile strain

• DOI: 10.1143/jjap.44.l1307
• 发表时间: 2005-01-01
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS & EXPRESS LETTERS
• 作者: Mori, H;Hirai, Y;Nakayama, Y
• 通讯作者: Nakayama, Y

Energetics of plastic bending of carbon nanotubes

• DOI: 10.1103/physrevb.74.165418
• 发表时间: 2006-10
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: H. Mori;S. Ogata;Ju Li;S. Akita;Y. Nakayama

Energy landscape of deformation twinning in bcc and fcc metals

• DOI: 10.1103/physrevb.71.224102
• 发表时间: 2005-06-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ogata, S;Li, J;Yip, S
• 通讯作者: Yip, S