碳纳米管阀门的分子动力学研究
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- 2021-04-28
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以Lennard-Jones位能式与Brenner-Tersoff位能式为基础,经由分子动力学模拟,探讨流体分子与碳管间质、能传递的关系.首先在一(5,5)armchair碳管侧面,分别移除不同数目的碳原子,形成阀口(Aav=17.3~116.9 2),进行模拟.结果显示,常用的自扩散行为在该环境下不足以完全说明物性,即在相同系统温度下,阀口的大小也会改变氢原子逸出速度Vb(Breakthrough velocity).为此,必须考虑麦克斯韦-波尔兹曼能量分布方程(Maxwell-Boltzmann energy distribution)修正,此外,原子释放率与阀口尺寸有明显的相依性.同时研究中亦发现,阀门不同几何尺寸引起位能障(Potential energy barrier)、功函数(Work function)以及能隙(Energy gap)的改变,进而影响粒子通过时流率、流速等动力行为.可利用该特性,作为控制原子、分子流动的纳米阀门、粒子分离或化学反应器等基础设计依据.
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