碳纳米管表面电荷电分布及尖端电场研究

碳纳米管具有一些特殊的物理性质，其中潜藏着重要的技术价值。从理论上具体研究了金属型碳纳米管周围的电势分布、纳米管表面电荷分布及其尖端附近的电场强度等静电特性，结果显示长径比小的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的相对值大，而长径比大的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的绝对值大，并且碳纳米管的尖端电场强度有很大的加强。这对理论上进一步探索碳纳米管的场发射机制有积极意义。     

场发射显示器环境下不同置向碳纳米管的尖端电场强度计算

针对碳纳米管场发射显示器的实际工作环境,计算给出了碳纳米管在垂直、与垂直碳纳米管等长倾斜45°和与垂直碳纳米管等高倾斜45°放置3种情况下的空间电势分布和电场分布,数值计算表明在上述3种情况下的碳纳米管尖端表面附近的电场强度比值约为13:10:12。进一步分析说明在垂直和倾斜碳纳米管同时存在的情况下,要提高电子发射的均匀性,就必须提高倾斜碳纳米管的高度。     

页岩气藏水平井分段压裂缝间应力干扰全三维模拟

已有多裂缝应力干扰分析模型多基于二维或拟三维假设,该类模型只能考虑裂缝沿水平面的扩展与水平方向的就地应力大小,同时对裂缝形态有较强约束。为了更加准确地分析三维空间多裂缝干扰模式,建立了基于三角形单元位移不连续方法的全三维多裂缝扩展数值模型,对采用二维与三维模型预测的应力干扰强度进行了比较,计算了多裂缝扩展引起的三维空间应力分布。模拟结果表明:全三维压裂模型能够更加准确地刻画地层应力分布与裂缝形态。与二维模型预测的结果相比,三维模型预测的裂缝间应力干扰更弱,预测的裂缝变形诱导应力变化和裂缝扩展速度更小。     

碳纳米材料的制备及应用

碳纳米材料具有独特的低维纳米结构、优异的性能和潜在的应用价值.重点综述上海大学低维炭材料与器件物理研究所在碳纳米材料研究方面的最新进展,并对碳纳米材料的发展趋势及对未来生产生活的影响进行评述.研究所在高纯度高结晶性单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)、双壁碳纳米管(double-walled CNTs,DWCNTs)的大量生产与应用,具有量子效应的多壁碳纳米管(multi-walled CNTs,MWCNTs)的合成,碳纳米线的可控生长,单根MWCNT、单根碳纳米线的拉曼(Raman)光谱研究以及石墨烯的大量制备等方面均取得了可喜的成果.     

碳纳米管阴极场致发射的电场数值模拟

利用Visual FORTRAN语言，对碳纳米管阴极的外电势分布和电场强度分布进行了数值模拟．采用非等间距的网格划分对碳纳米管尖端附近进行细致的划分处理，并利用等参有限元方法进行了模拟计算．分析了碳纳米管尖端局部电场强度的增强效应和相邻碳纳米管之间的电场屏蔽现象．讨论了碳纳米管电场强度随管间距变化的关系以及碳纳米管尖端电场强度随半径变化的关系。     

有限元法分析栅极对CNTs场发射性能的影响

建立了栅极冷阴极结构和二极管结构的碳纳米管(CNTs)场发射阴极,利用有限元素法对发射体的场发射性能进行了模拟,进一步计算并分析了栅极、栅极电压以及栅孔半径等参数对碳纳米管尖端电场分布和场发射性能的影响.结果表明,栅极对碳管尖端的激发电场具有很强的增强作用;栅极电压越高,场增强因子越大;最佳场发射栅孔半径为碳纳米管半径的10倍;栅极使得碳纳米管的开启电压降低,发射电流密度增加.     

基于扫描电子显微镜的单根一维纳米材料原位场发射性能研究

基于扫描电子显微镜和纳米探针技术,展示了一维纳米材料原位场发射的测量方法和实例。实验以钨针尖为接收极,纳米材料为发射极,通过结合扫描电子显微镜的实时成像功能,纳米探针的精确操纵及电学测量技术以及激光辐照功能,系统研究了极间距离D、形貌变化、吸附气体和激光注入对单根多壁碳纳米管和氧化锌纳米线场发射性能的影响。结果表明,当D远小于纳米材料长度L的3倍时,D越小,开启场强和阈值场强越大,场发射性能越弱。此外,纳米线尖端曲率半径越大,场增强因子越小,场发射性能越弱。研究还发现O2的脱附和激光辐照有助于纳米材料场发射性能的提高。     

共价键结合的石墨烯和碳纳米管三维复合材料的载流子迁移率研究

应用密度泛函理论对共价键结合的多孔石墨烯和单壁碳纳米管三维复合材料进行结构优化和能带计算，确定石墨烯和碳纳米管以共价键的形式结合.基于第一性原理计算出石墨烯二维平面上的弹性常数和形变势常数，得到石墨烯电子和空穴迁移率约为104 cm2/(Vs), 比完整的单层石墨烯低1个数量级.该模型可以扩展到共价键结合的碳元素三维空间结构，在未来的有机电子学领域具有广阔的发展前景.     

室内场景电磁环境仿真软件设计

为了能够在复杂的室内电磁环境下精确地对室内的无线发射机基站进行部署规划,本文软件仿真分析模块采用室内优势路径传播模型,该模型可以对仿真区域的电磁覆盖以及发射机和接收机之间的多径传播进行仿真。仿真结束后软件将仿真结果即室内仿真区域内各点的接收功率、电场强度以及各基站的载干比等以二维三维可视化的方式显示。结果表明,在复杂的室内环境下,室内优势路径传播模型比传统的射线追踪模型运算更加精确、仿真运行时间更短。     

氧化锰/碳纳米管超级电容器复合电极材料的制备

发展了一种简单的用二氧化锰修饰碳纳米管的方法.二氯化锰水溶液在微波辐射下直接转化为二氧化锰,所得的二氧化锰纳米颗粒沉积在碳纳米管上.透射电镜结果表明二氧化锰纳米颗粒尺寸分布均匀.场发射扫描电镜结果表明二氧化锰纳米颗粒和碳纳米管交错形成三维的网状结构.能谱证明了二氧化锰纳米颗粒沉积在碳纳米管上.循环伏安结果显示沉积二氧化...     

六角排列碳纳米管阵列的场增强因子的计算

通过求解Laplace方程得到六角排列的碳纳米管(CNTs)阵列的管尖端电场强度和场增强因子,具体研究CNTs的自身线度、阵列密度及阵列形状对CNTs的场增强因子的影响.研究结果表明,场增强因子随CNTs长径比的增加而增加,对于长径比一定的CNTs阵列,对应着一个最佳阵列密度,如管长为 6 μm、管径分别为5 nm、13 nm、20 nm的CNTs阵列对应的最佳阵列密度为3.05×1011 cm-2、4.83×1010 cm-2、2.12×1010 cm-2.在相同的阵列密度下,六角排列CNTs阵列的场发射性能要优于四方排列的CNTs阵列.计算得到六角排列CNTs阵列上端面的电势分布曲线.     

一种基于纳米碳管的常开型后栅极场致发射显示板

提出了一种常开型后栅极场致发射显示板及其工作原理．该显示板直接利用阳极使阴极产生场致电子发射,而通过埋在阴极之下的栅极上施加低于阴极电压的电压来阻止阴极产生场致电子发射,从而来调制显示所需图像．文中采用有限元法对该场致发射器件的电场强度分布进行了模拟计算,并研究了该器件中阴极的发射特性．计算结果表明在该场致发射显示板中,阴极发射均匀性好,发射面积大,从理论上证明了该常开型后栅极场致发射显示板工作原理的可行性．     

碳纳米管场发射显示屏栅极工艺的研究

利用优质云母板作为栅极结构基底材料，结合简单的丝网印刷工艺将导电银浆制作成条状栅极，制作了新型的栅极结构；采用高温分解方法制备了碳纳米管薄膜阴极，制作了三极结构碳纳米管阴极平板显示屏样品。该样品具有良好的场致发射特性以及栅极控制能力。利用这种新型的栅极结构，能够克服整体器件高温封装所带来的技术困难，避免碳纳米管阴极和阳极荧光粉的损伤，实现了稳定可靠的高温封装，具备了制作大面积场致发射器件的潜力。     

三极CNT-FED的封装技术制作研究

通过采用低熔点玻璃封接技术和高温烧结工艺，实现了稳定可靠的场致发射平板显示器高真空封装。新型的阴极粘贴技术可以实现对各种片状阴极材料进行装配，避免了碳纳米管阴极的损伤，具有制作大面积显示器件的潜力。所制作的三极结构平板显示器样品具有良好的场致发射特性以及大的阳极电流。     

真空度对碳纳米管场发射显示器的影响研究

建立了碳纳米管场发射环境下电子与气体碰撞的数理模型。通过实验观察和理论分析说明：碳纳米管场发射显示器在常规阴阳极间距下。在不同真空度下的显示均为电子轰击荧光粉发光所致，在低真空度下也无气体放电产生紫外光致荧光粉发光；当真空度太低时，气体电离会降低实际加在阴阳极间的电压，致使电子无法发射。通过电子与气体分子的碰撞频率计算可以说明，用气体压力与阴阳极间距的乘积作为标准衡量气体对场发射的影响比仅用真空度来衡量更为合理。场发射显示器阴阳极间距越大，对真空度的要求越高。     

新型场致发射阴极区电场的数值分析

本文采用有限元法对新型场致发射阴极的电场强度进行数值分析．计算结果表明：钼尖电场随着钼尖半径Ｒ０的增大而减小．阳极的几何位置和阳极电压对场强的影响不大，介质的存在对 场强稍有影响．场域剖分的是否合适对结果有一定的影响．     

外加电场下碳纳米管的稳定性分析

基于Tersoff势,采用分子动力学方法研究了外加电场下碳纳米管的稳定性,并对不同半径及手性的碳纳米管进行了对比分析。结果表明:随着直径的增加,当作用于碳纳米管上的电场力表现为拉伸作用时,碳纳米管拉伸断裂的临界电场强度也随之增大,而当作用于碳纳米管上的电场力表现为压缩作用时,屈曲临界电场强度随着直径的增加而不断减小,但两种情况在直径2.0 nm以后都达到一个稳定的值。