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碳及内嵌金属原子富勒稀分子的压缩力学特性

材料研究学报 2004年第6期18卷 647-653页

作者：沈海军史友进南京航空航天大学航空宇航学院南京市210016 南京航空航天大学

采用分子动力学(MD)与量子力学(QM)相结合的方法,模拟了Cn(n=20、60、80、180)富勒稀分子,以及M@C60(M=Na、Fe、Al)内嵌金属原子富勒稀分子的对径压缩过程,获得了各种富勒稀分子的系统能量-变形曲线、载荷-变形曲线、最大承受载荷、失... 详细信息

采用分子动力学(MD)与量子力学(QM)相结合的方法,模拟了Cn(n=20、60、80、180)富勒稀分子,以及M@C60(M=Na、Fe、Al)内嵌金属原子富勒稀分子的对径压缩过程,获得了各种富勒稀分子的系统能量-变形曲线、载荷-变形曲线、最大承受载荷、失效应变以及压缩刚度等压缩力学性能数据.根据模拟的结果,分析了具有不同幻数n、不同内嵌金属原子的富勒稀分子压缩力学特性的差异.研究表明,碳富勒稀分子具有出色的压缩力学性能;幻数n较大的富勒稀分子的最大承受载荷和压缩刚度较大,但失效应变较小;与未填充碳富勒稀分子相比,内嵌金属原子富勒稀分子具有更好的承载能力.

关键词：材料科学基础学科富勒稀分子分子动力学内嵌金属原子压缩力学特性

压缩变形对C_(20)富勒烯分子电子传输特性的影响

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Chinese Journal of Chemical Physics 2004年第6期17卷 717-721页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

分别采用分子动力学方法与扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法分析了双Ａｕ电极作用下 ,未变形以及压缩量为 10 %、2 0 %的C2 0 富勒烯分子的几何构形与电子结构 ;采用扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法与格林函数方法计算了三种Ａｕ电极压缩C2 0 分子 Au电... 详细信息

分别采用分子动力学方法与扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法分析了双Ａｕ电极作用下 ,未变形以及压缩量为 10 %、2 0 %的C2 0 富勒烯分子的几何构形与电子结构 ;采用扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法与格林函数方法计算了三种Ａｕ电极压缩C2 0 分子 Au电极体系的导电性 .研究结果表明 ,C2 0 分子与Au电极之间的“接触”改变了C2 0 分子的电子结构 ;C2 0 分子与Au电极之间的结合既有共价键的成分 ,又有离子键的成分 ,跟Au电极对C2 0 分子的压缩量紧密相关 ;压缩的C2 0 分子具有更好的导电性能 .

关键词： C20富勒烯分子分子动力学 Hueckel方法格林函数电子结构电子传输

纳米碳管、聚合富勒烯链的拉伸特性与电子结构

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高分子材料科学与工程 2006年第4期22卷 103-106页

作者：沈海军陈裕南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

采用分子动力学方法对C240纳米碳管、线形及花生壳状4C60富勒烯链等三种C240异构分子的拉伸进行了模拟;使用PM 3半经验量子化学方法对各拉伸C240分子的电子结构进行了计算。根据计算结果,讨论了三种C240分子拉伸力学特性的差异,以及前... 详细信息

采用分子动力学方法对C240纳米碳管、线形及花生壳状4C60富勒烯链等三种C240异构分子的拉伸进行了模拟;使用PM 3半经验量子化学方法对各拉伸C240分子的电子结构进行了计算。根据计算结果,讨论了三种C240分子拉伸力学特性的差异,以及前线分子轨道能级在压缩过程中的变化。研究结果表明,三种C240分子的承载能力依次为:纳米碳管>花生壳状4C60>线形4C60,承受变形能力依次为:线形4C60>花生壳状4C60>纳米碳管;C240碳管具有最好的化学稳定性,线形4C60分子的稳定性最差;拉伸变形后的三种C240分子的LUM O与HOM O能隙均减小,化学活性均增加。

关键词：分子动力学量子化学纳米碳管富勒烯力学特性电子结构

双壁C、BN与C@BN纳米管的轴向拉伸与压缩特性

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机械强度 2008年第5期30卷 749-752页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

采用分子动力学方法,分别模拟(5,5)/(10,10)C、BN(Boron nitride)与C@BN(Carbon@boron nitride)纳米管的轴向拉伸与压缩过程;根据模拟结果,讨论三种双壁纳米管拉伸与压缩力学特性的差异。研究表明,1)C管的拉伸破坏模式为"内管、外管同... 详细信息

采用分子动力学方法,分别模拟(5,5)/(10,10)C、BN(Boron nitride)与C@BN(Carbon@boron nitride)纳米管的轴向拉伸与压缩过程;根据模拟结果,讨论三种双壁纳米管拉伸与压缩力学特性的差异。研究表明,1)C管的拉伸破坏模式为"内管、外管同时断裂",BN管为"内管先裂,外管后断",C@BN管为"外部BN管先断,内部C管后断"。2)C管的抗拉/压载荷与抗拉/压变形能力均高于BN和C@BN管;BN和C@BN管抗拉载及抗压缩变形的能力相当,但C@BN管抗拉伸变形及压缩载荷的能力高于BN管。

关键词：纳米管分子动力学拉伸压缩

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碳纳米管在水中的运动阻力特性

计算力学学报 2009年第4期26卷 552-556页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

采用分子动力学(MD)方法,模拟了(5,5),(7,7),(10,10)以及(5,5)/(10,10)碳纳米管在水中的速度衰减过程,得到了它们的阻力-速度与阻力-雷诺(Re)数关系曲线,进而将MD模拟的阻力结果与低Re数宏观流体力学(MFD)中圆柱绕流的阻力解进行了对比... 详细信息

采用分子动力学(MD)方法,模拟了(5,5),(7,7),(10,10)以及(5,5)/(10,10)碳纳米管在水中的速度衰减过程,得到了它们的阻力-速度与阻力-雷诺(Re)数关系曲线,进而将MD模拟的阻力结果与低Re数宏观流体力学(MFD)中圆柱绕流的阻力解进行了对比。研究表明,低Re数下,碳纳米管在水中的阻力要比传统MFD中圆柱绕流的阻力解高数十倍。碳纳米管在水中的阻力可通过圆柱的MFD解乘以(48.58-0.54Re)近似估算。

关键词：碳纳米管水运动阻力分子动力学圆柱绕流

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碳管纳米弹簧的轴向压缩刚度与失稳分析

机械强度 2008年第2期30卷 195-198页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

分析轴向压缩载荷作用下碳管纳米弹簧的变形与失稳,给出碳管弹簧的轴向压缩刚度Kp与失稳临界载荷Pc的计算公式。为验证公式的有效性,将碳管纳米弹簧Kp和Pc的理论解与相应的试验结果进行比较。结果发现,碳管纳米弹簧的Kp和Pc理论解与实... 详细信息

分析轴向压缩载荷作用下碳管纳米弹簧的变形与失稳,给出碳管弹簧的轴向压缩刚度Kp与失稳临界载荷Pc的计算公式。为验证公式的有效性,将碳管纳米弹簧Kp和Pc的理论解与相应的试验结果进行比较。结果发现,碳管纳米弹簧的Kp和Pc理论解与实验结果较为接近。文中碳管纳米弹簧的分析方法与Kp、Pc的公式对人们进一步探讨碳管纳米弹簧的力学特性具有参考意义。

关键词：碳纳米弹簧压缩刚度失稳

Ni,Ti及NiTi合金低能电子散射的Monte Carlo模拟

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南京航空航天大学学报 2005年第6期37卷 694-698页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

采用MonteCarlo方法,模拟了低能电子束(能量E0≤5keV)作用下Ni,Ti及NiTi合金固体中的电子散射,分析了3种金属/合金中散射电子的能量与空间分布。研究表明:(1)入射电子能量E0越小,各材料的背散射电子(BSEs)深度、吸收电子(AEs)深度及散... 详细信息

采用MonteCarlo方法,模拟了低能电子束(能量E0≤5keV)作用下Ni,Ti及NiTi合金固体中的电子散射,分析了3种金属/合金中散射电子的能量与空间分布。研究表明:(1)入射电子能量E0越小,各材料的背散射电子(BSEs)深度、吸收电子(AEs)深度及散射电子能量损失的深度均越小,分辨率越高;(2)相同E0下,各材料的BSEs,AEs及能量损失深度均有NiNiTi>Ti;(3)NiTi合金的BSEs深度、AEs深度及能量损失的深度和分辨率分别近似于Ni,Ti固体相应量的平均值。

关键词： NiTi合金电子散射 Monte Carlo方法能量损失

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Ar掺杂碳纳米豆荚的压缩与拉伸力学特性

计算力学学报 2007年第5期24卷 704-707页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

以C60富勒烯外部、C60富勒烯内部以及C60富勒烯内/外同时掺杂不同数量Ar原子的碳纳米豆荚为研究对象,采用分子动力学方法,模拟了这些碳纳米豆荚的压缩与拉伸过程,讨论了Ar掺杂形式、Ar掺杂量对纳米豆荚压缩与拉伸力学特性的影响。研究表... 详细信息

以C60富勒烯外部、C60富勒烯内部以及C60富勒烯内/外同时掺杂不同数量Ar原子的碳纳米豆荚为研究对象,采用分子动力学方法,模拟了这些碳纳米豆荚的压缩与拉伸过程,讨论了Ar掺杂形式、Ar掺杂量对纳米豆荚压缩与拉伸力学特性的影响。研究表明,Ar掺杂后,碳纳米豆荚的压缩力学特性有所改善,且Ar掺杂量多的压缩力学特性越好;C60富勒烯内部、外部同时掺杂Ar原子的纳米豆荚的承压能力最好,其次是C60富勒烯内部掺杂纳米豆荚,再次是C60富勒烯外部掺杂纳米豆荚;Ar掺杂形式、掺杂量对纳米豆荚的拉伸力学特性无显著影响。

关键词： Ar掺杂碳纳米豆荚分子动力学 C60富勒烯压缩拉伸

C_(60)、M@C_(60)(M=Si,Ge)富勒烯分子的压缩力学特性

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功能材料 2005年第6期36卷 930-932,936页

作者：沈海军南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

采用基于Tersoff势的分子动力学方法,模拟了温度T=300、700和1100K下C_(60)、M@C_(60)(M=Si,Ge)富勒烯分子的对径压缩过程。根据模拟结果,讨论了温度T对3种富勒烯分子压缩力学特性的影响以及它们压缩力学特性的差异。研究表明,在300～11... 详细信息

采用基于Tersoff势的分子动力学方法,模拟了温度T=300、700和1100K下C_(60)、M@C_(60)(M=Si,Ge)富勒烯分子的对径压缩过程。根据模拟结果,讨论了温度T对3种富勒烯分子压缩力学特性的影响以及它们压缩力学特性的差异。研究表明,在300～1100K范围内,温度T对C_(60)、M@C_(60)(M=Si,Ge)分子压缩力学特性无显著影响;当压缩应变至8%～16%左右,各富勒烯分子在加载点处开始“塌陷”,当压缩应变至28%～32%左右,各富勒烯达到承载极限;C60、Si@C60、Ge@C60分子依次具有由低到高的承载能力。

关键词：富勒烯分子动力学力学特性内嵌M@C60富勒烯