碳/硅納米管E+E壓力傳感器分子動力學(xué)  
自碳納米管和硅納米管/線被發(fā)現(xiàn)以來,以其特殊的力電特性引起了科學(xué)家廣泛的關(guān)注。特別是在運用E+E壓力傳感器方面,可以顯著提高傳感器的靈敏度和量程。因此,以碳納米管和硅納米管/線為研究對象,使用分子動力學(xué)方法和壓電理論分析了新型的碳納米管和硅納米管/線E+E壓力傳感器的各項力電性能。

碳/硅納米管E+E壓力傳感器分子動力學(xué) 
研究內(nèi)容和結(jié)果包含以下幾個方面:首先提出了一種新型的碳納米管E+E壓力傳感器。將作用在E+E壓力傳感器頂板上微小的力,通過連接柱的放大作用,傳遞到碳納米管,使碳納米管在局部接觸的高壓力下發(fā)生偏移。并對比了碳納米管E+E壓力傳感器與石墨烯納米帶E+E壓力傳感器。獲得了不同溫度下兩種手性碳納米管及石墨烯納米帶的臨界抗彎強(qiáng)度。結(jié)果表明:在同樣的溫度下,扶手型碳納米管的抗彎強(qiáng)度大于螺旋型碳納米管和石墨烯納米帶的。常溫下石墨烯納米帶E+E壓力傳感器的zui大靈敏度是碳納米管E+E壓力傳感器zui大靈敏度的五倍,但碳納米管E+E壓力傳感器的量程范圍是石墨烯納米帶E+E壓力傳感器量程范圍的兩倍。E+E壓力傳感器的靈敏度,量程范圍以及電導(dǎo)率變化都隨著環(huán)境溫度的升高而下降。其次對碳納米管束E+E壓力傳感器進(jìn)行了研究探討。碳納米管束的臨界抗彎強(qiáng)度隨溫度的升高而降低。碳納米管束的臨界抗彎強(qiáng)度和單根單壁碳納米管類似,受直徑的影響不大。管束在彎曲作用下,其管壁與管壁間的原子會相互成鍵降低其抗彎強(qiáng)度,從而導(dǎo)致管束的臨界抗彎強(qiáng)度約為單根管的80%左右。碳納米管束的臨界抗彎強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變要小于單根單壁碳納米管的,碳納米管束E+E壓力傳感器的靈敏度及電導(dǎo)率變化都要小于單根單壁碳納米管E+E壓力傳感器。zui后對硅納米管/線E+E壓力傳感器進(jìn)行了研究探討。重點預(yù)測了不同溫度及直徑等因素對E+E壓力傳感器量程,靈敏度和電導(dǎo)率的影響。從原子尺度分析了硅納米管/線在壓力作用下其原子結(jié)構(gòu)的演變。在彎曲作用下,硅納米線在各個溫度范圍內(nèi)臨界抗彎強(qiáng)度都高于硅納米管的,硅納米管/線的臨界抗彎強(qiáng)度皆隨著溫度的升高而急劇降低。在相同溫度下sp2雜化的硅納米管(SiNP)的臨界抗彎強(qiáng)度要高于sp3雜化的硅納米管(SiNT),而硅納米線的臨界抗彎強(qiáng)度高于兩種硅納米管。硅納米管/線的抗彎強(qiáng)度與其管徑關(guān)系不大。硅納米線E+E壓力傳感器的量程范圍要大于硅納米管E+E壓力傳感器的。

碳/硅納米管E+E壓力傳感器分子動力學(xué) 
在相同壓力作用下sp3雜化的硅納米管的靈敏度要高于硅納米線及sp2雜化的硅納米管。由于sp3雜化的硅納米管是中空的管狀結(jié)構(gòu)且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因此SiNP運用在E+E壓力傳感器中具有更好的電子傳輸特性和更快的響應(yīng)速度。隨著溫度的升高E+E壓力傳感器的靈敏度和量程范圍以及電導(dǎo)率變化隨之下降。