单壁碳纳米管的结构与稳定性

基于价键电荷模型计算了碳纳米管的结合能随管径和手性角的关系．结果表明,单壁碳纳米管的结合能随着管径的增大逐渐降低,也随着手性角的增大而降低．计算结果为从能量的角度理解各类碳纳米管产生丰度提供了理论参考。     

碳纳米管/聚合物复合材料的微波介电特性

在考虑了碳纳米管和聚合物基质各自的复电容率的实部和虚部的基础上,运用电阻-电容(RC)网络模型和对数混合法则,导出了碳纳米管/聚合物复合材料的复电容率,并计算了不同碳纳米管含量时,单壁碳纳米管/环氧树脂复合材料在3.0～13.0 GHz频率范围内的复电容率.在实验频率范围内,计算复电容率谱与实验谱相吻合.理论预见了碳纳米管/聚合物复合材料的微波介电损耗随碳纳米管含量的增加而明显增加.     

Fe_2O_3分子与单壁碳纳米管之间相互作用的研究

文章采用密度泛函理论(DFT),研究了一个、两个Fe2O3分子在单壁碳纳米管(9,0),(10,0)和(14,0)内部的稳定结构和电子性质,获得了随着单壁碳纳米管直径的增加,结合能逐渐增大,而带隙却减小.且由于Fe2O3分子填充单壁碳纳米管内后两者之间发生了相互作用,使得电荷从单壁碳纳米管转移到了Fe2O3分子;与放入一个Fe2O3分子的单壁碳纳米管相比,放入两个Fe2O3分子时,分子和碳纳米管结合能更大,结构更稳定.     

氟掺杂对碳纳米管场发射特性的影响

首先建立有限长两端开口、一端封闭、两端封闭的(5,5)型单壁碳纳米管的分子模型,采用原子替代方法得到氟掺杂结构.在此基础上,利用基于局域密度泛函理论的第一原理方法对其进行几何结构优化,再计算其结合能、费米能级和电子态密度等,从而讨论氟掺杂对三种碳纳米管场发射特性的影响.计算结果表明,掺氟后三种碳纳米管的费米能级明显升高,其中一端封闭的单壁碳纳米管的费米能级成线性增大,两端封闭的单壁碳纳米管的费米能级升幅最大,且费米能级处的电子态密度较高,说明两端封闭和一端封闭的单壁碳纳米管经氟掺杂后比两端开口的单壁碳纳米管将在场发射上有着更好的应用前景.     

聚苯撑乙炔螺旋异构体的结构和吸收光谱性质研究

利用自主装的方法,以苯乙炔单元分子结构为基础,参考基元分子聚合的可能位置异构特征,设计一系列聚苯撑乙炔的特征三维螺旋分子结构。利用量子化学密度泛函理论计算方法对聚苯撑乙炔低聚物的结构、稳定性、激发能、轨道组成、激发态电子跃迁性质等进行了理论研究。从理论上系统地分析其聚合物链空间几何结构和性质对聚合物光谱性质的影响。本研究可为聚苯撑乙炔分子材料光谱性能的调制和设计提供基本的理论支持。     

球体表面单壁碳纳米管/聚电解质层层自组装研究

通过经典的层层自组装方法将单壁碳纳米管组装在聚苯乙烯球体表面.实验过程中先通过原位聚合的方法分别制备带正电和负电的单壁碳纳米管/聚电解质的复合材料.在制备过程中选择温和的接枝方式从而最大程度地保留单壁碳纳米管的大π共轭体系和长度.测试结果表明在每一层的循环中有相同量的单壁碳纳米管吸附.对平面和球体上碳纳米管薄膜的生长机...     

各种烷氧基取代聚对苯乙炔的合成和表征

利用脱氯化氢的方法合成了聚(2-甲氧基-5-己氧基)对苯乙炔(PMOHOPV)、聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔(PMOCOPV)、聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔(PDBOPV)、聚(2,5-二己氧基)对苯乙炔(PDHOPV)、聚(2,5-二辛氧基)对苯乙炔(PDCOPV)等5种聚合物发光材料.通过核磁和红外表征了它们的结构.通过热失重曲线考察了它们的热稳定性.并从温度、催化剂、反应时间、烷氧基取代等方面考察了对聚合物溶解性、分子量、发光性能等的影响.发现可以通过催化剂的用量来改变聚合物分子量,聚合物的分子量与聚合物的溶解性成正比.     

氮掺杂单壁碳纳米管结构的第一原理计算

利用第一原理, 通过密度泛函理论计算掺杂氮原子的单壁碳纳米管几种可能的几何结构. 研究表明, 含氮的锯齿型单壁碳纳米管比含氮的扶手椅型单壁碳纳米管的几何结构稳定; 在富含氮的单壁碳纳米管中, 径向形变比轴向形变明显, 并讨论了掺杂氮后碳纳米管中碳氮原子间的键合情况.      

导电复合材料磺化聚苯乙炔/多壁碳纳米管研究

将磺化聚苯乙炔（SPPA）与多壁碳纳米管（MWNT）超声共混制备得到SPPA/MWNT复合材料,用四探针、X光电子能谱、紫外 可见 近红外光谱、X射线衍射和场发射扫描电镜等方法对复合材料进行研究.结果显示：MWNT与SPPA之间存在较强的相互作用;SPPA/MWNT 复合材料导电特性具有低临界阈值和电阻负温度系数（NTC）等现象.表明在复合材料中SPPA与MWNT相互作用发生电荷转移,使MWNT周围的SPPA具有较高的电导率,这种具有较高电导率的SPPA彼此之间可相互接触形成导电通路.     

碳纳米管/聚合物复合材料的介电与储能特性研究

基于RC网络模型,导出了碳纳米管/聚合物复合材料复介电常数的表达式.深入探讨了碳纳米管的含量、碳纳米管的弯曲度和电磁波频率对碳纳米管/聚合物复合材料储能特性的影响,构建了碳纳米管/聚合物复合材料储能特性的理论模型.数值计算了碳纳米管/聚合物复合材料的复介电常数和储能密度.模拟结果表明:在聚合物基质中适当添加碳纳米管,能使材料复介电常数的实部显著增大,储能特性显著增强;增大碳纳米管的弯曲度和电磁波的频率会导致材料的储能密度明显降低.理论值与已获得的实验数据相吻合.     

碳纳米管分子动力学模拟的经验势函数研究

针对经验键序势函数没有考虑到碳纳米管原子间长程非键作用的问题，提出了一种新的势函数表达式．该表达式结合了经验键序作用势和雷纳德-琼斯势的特点，能够计算碳原子间的短程相互作用和长程相互作用，更准确地计算出碳纳米管的原子间作用势能．使用分子动力学模拟方法，研究了单壁碳纳米管原子间的互作用势和杨氏模量．研究结果表明：碳纳米管的单位原子势能随直径的增大而减小，管间作用势能随距离的变化曲线呈U字形，杨氏模量为0．935TPa左右．模拟计算结果与实验结果和其他理论计算结果吻合得很好，说明改进的势函数模型可准确模拟碳纳米管的力学性质。     

碳纳米管填充聚合物复合材料电导率仿真研究

文章构建碳纳米管填充聚合物复合材料电导率仿真模型，采用蒙特卡洛方法实现碳纳米管填充聚合物复合材料三维建模，根据碳纳米管分布状态建立碳纳米管间距离矩阵，结合碳纳米管填充聚合物复合材料导电机理生成碳纳米管间电阻矩阵，应用大型纯电阻网络等效电阻计算方法得到复合材料电导率仿真结果，对比仿真值与实验数据，两者高度一致。借助电导率仿真模型研究碳纳米管长度和直径对复合材料电导率的影响，碳纳米管体积分数不变时，电导率随长径比增加而增大。该文建立的仿真模型可以预测不同参数碳纳米管填充聚合物复合材料电导率，为设计高性能的碳纳米管填充聚合物复合材料提供理论参考。     

碳纳米管增强复合材料的界面破坏形态及改善措施

以碳纳米管增强树脂基复合材料的二维平面模型为对象,在考虑基体材料非线性的情况下,探讨碳纳米管增强复合材料的界面层特性对复合材料破坏形态的影响.通过对破坏端部的局部处理,提出两种提高复合材料抵抗损伤破坏能力的方法.第一种方法是改变纤维及界面层端部与基体的界面特性即软化界面,用内聚力模型模拟界面,通过内聚力阻扰裂纹的扩展;第二种方法是改变碳纳米管的端部形状即封闭碳纳米管及界面层,通过改变碳纳米管的应力分布状态来提高复合材料的抗破坏能力.     

单壁碳纳米管中受限水的热容及饱和含水量

单壁碳纳米管纳米级的管径使其成为一种准一维的容器．用示差扫描量热的方法对受限于单壁碳纳米管中水的热容进行研究,结果显示,受限水的热容．温度曲线在所测量的温度范围内并未出现熔融峰,并且相比于同温度下的本体水,单壁碳纳米管中受限水的热容有反常的降低．红外光谱显示,单壁碳纳米管内水的氢键强度相对本体水变弱．结合红外结果可知,受限水热容反常降低的现象是因为氢键强度的下降,导致构象对热容的贡献减少．通过对溢出部分水的焓值计算可知,单壁碳纳米管内受限水含量质量分数上限为16％．简化模型预测的单壁碳纳米管理论含水量比实际含水量质量分数高出2％左右．     

无扰Polymethylene链反式键序列的几率

本文应用高分子链构象统计的旋转异构态二级相互作用模型,计算了Polymethylene(PM)链在不同温度下连续k个t态构象出现的几率P_(kt),得到150—500K温度范围内P_(kt)与温度T和连续t态键数k之间的函数关系式;分析了PM链反式键序列的几率的特性;讨论了聚乙烯单晶在稀溶液中形成时,旋转异构态二级相互作用模型适用的可能性,有助于对结晶理论的进一步研究。     

模内键合聚合物微流控芯片键合强度分析

利用分子动力学分析方法对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片模内键合过程进行模拟,研究聚合物界面分子的运动规律以及键合过程中界面结合能的变化规律,分析芯片键合强度的形成机制;利用拉伸测试法测试不同工艺环境下芯片的键合强度,分析工艺参数对键合强度的影响。研究结果表明:聚合物芯片键合强度的形成是界面分子扩散和吸附共同作用的结果。适当增加键合压力,可以显著提升键合强度,并缩短键合时间;键合温度和键合时间的提升,能够增加键合界面间分子的相互扩散,提高界面分子间的作用力,从而提高键合强度。键合温度达到聚合物材料的玻璃转化温度,键合压力能够增加键合界面的接触面积,并持续一定的键合时间,芯片可获得较高的键合强度。     

芳基乙炔聚合物固化反应动力学和结构表征

应用DSC和FTIR分析技术,研究了芳基乙炔聚合物的固化反应动力学和固化反应过程中的结构变化。结果表明：芳乙炔聚合物固化过程中主要形成顺式共轭多烯结构。芳基乙炔聚合物的固化反应活化能为108．6－119．7kJ/mol,单体结构对聚合物的固化反应速率有明显影响,聚1,4－二乙炔基苯（p－DEB）的固化反应速率比聚1,3－二乙炔基苯（m－DEB）快。     

可降解聚酯酰胺纳米复合材料的制备与表征

聚酯酰胺具有良好的机械性能和降解性,利用无机纳米材料可以改善聚合物的机械性能。利用纳米材料的增强作用原位复合多壁碳纳米管,制备聚酯酰胺和碳纳米管复合材料,对其复合行为和性能进行研究。考察多壁碳纳米管在聚酯酰胺中的分散,测试复合材料的热性能、机械性能以及复合材料吸水和降解性能。结果表明：多壁碳纳米管可以在聚酯酰胺中均匀分散,复合材料拉伸强度和断裂伸长均增加,降解性保持。     

硼/磷掺杂单壁碳纳米管电子结构的第一性原理计算

利用第一性原理电子结构计算方法,基于密度函数理论(DFT),研究了硼(B)/磷(P)掺杂单壁碳纳米管.有无外电场时的总能量,Mayer键级,能带结构和态密度被计算.结果表明有电场时B/P掺杂单壁碳纳米管比无电场时更稳定.B/P掺杂单壁碳纳米管有特殊的能带结构,非常不同于B/N掺杂碳纳米管;由于硼/磷掺杂打破了单壁碳纳米管的对称结构,使得金属型碳纳米管被转换为半导体型.B/P掺杂单壁碳纳米管中的成键方式被详细研究.     

基于界面改性的碳纳米管水泥基复合材料力学性能

针对碳纳米管水泥基复合材料中碳纳米管与水泥基体界面结合弱的技术问题,以聚乙烯醇和聚丙烯酰胺分别作为界面桥连剂,探究桥连剂通过强化碳纳米管与水泥基体间的界面对碳纳米管水泥基复合材料力学性能的增强效果;利用阿拉伯树胶作为碳纳米管的水性分散剂,采用普通和表面带有羧基的2种碳纳米管制备5组不同碳纳米管掺量的水泥基复合材料,对其进行了不同龄期的抗压、抗折强度测试,并利用扫描电子显微镜(SEM)在断口处对碳纳米管与水泥基体界面区进行了微结构分析。结果表明:采用羧基碳纳米管并掺入桥连剂的水泥基复合材料力学强度得到最大提升,相较于配合比相同但未加入碳纳米管的基准组,加入桥连剂的羧基碳纳米管水泥基复合材料28 d抗折、抗压强度分别提升了47.4%和22.7%,仅加入羧基碳纳米管的水泥基复合材料则提高了15.4%和8.84%;SEM测试发现加入桥连剂的碳纳米管水泥基复合材料破坏断口处碳纳米管与水泥基体连接处结构密实,未加入桥连剂试件断口处碳纳米管被完全拔出,说明桥连剂改善了碳纳米管与水泥基体间界面结合,使二者近似成为一个整体进行受力,增强了碳纳米管的拔出效应,水泥基体断裂时碳纳米管拔出吸收了更多的破坏能,显著改善了水泥基复合材料的宏观力学性能。