一种测量多壁纳米管之间粘结力的方法

摘要

本发明提供一种测量多壁纳米管之间粘结力的方法，实现准确测量两多壁纳米管在空间中处于复杂位置时相互之间的粘结力。包括步骤如下：根据两多壁纳米管在空间中的几何分布情况，确定在不同坐标系下两多壁纳米管上对应点之间的相对坐标和绝对坐标；根据两多壁纳米管之间范德华相互作用能计算两者的内聚能关系式，对其积分得到两者的总体内聚能表达式；对总体内聚能表达式进行求导处理，得到两多壁纳米管之间粘结力的表达式，给定多壁纳米管半径，以及管与管之间的垂直距离和交叉角度，利用粘结力公式计算两多壁纳米管之间粘结力大小。本发明具有成本低、操作流程简单方便的特点，在有效降低了测量复杂性的同时具有较高的准确度和精度，适应推广使用。

主权项

一种测量多壁纳米管之间粘结力的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据平行或交叉的两多壁纳米管在空间中几何位置以及分布情况，分别确定在不同坐标系下两多壁纳米管表面上对应点之间的相对坐标和绝对坐标；其具体方法为：在空间坐标系中建立平行和交叉的两多壁纳米管的几何模型；设多壁纳米管CNT1与CNT2轴线之间相互平行，其层数分别为m和n；两纳米管上每层半径分别为r_1i(1≤i≤m)和r_2j(1≤j≤n)；旋转纳米管CNT2，使其上D点移动至E点，旋转后的纳米管标记为CNT2'，其与CNT1或CNT2轴线之间的交叉角度为β；柱坐标系(r,θ,z)中，z轴沿纳米管CNT1的中心轴；垂直于两相交纳米管CNT2和CNT2'并过其轴线交点的垂线位于z＝0的平面；且纳米管CNT1和CNT2最外层管壁之间的最近距离为h；纳米管CNT2上D点坐标为(a₀,θ₀,0)， 其中，θ₂表示纳米管CNT2上AD与x轴正方向之间的夹角； 步骤2：根据范德华相互作用能的表达式，分别计算单位长度的平行和交叉的两多壁纳米管之间的内聚能关系式，并对其分别积分得到平行和交叉的两多壁纳米管之间的总体内聚能表达式；其中，根据两纳米管之间的范德华相互作用能V(r)以及空间相对位置，分别得到单位长度的平行和交叉的两多壁纳米管之间的内聚能关系式：其中，r表示相互作用原子之间的距离；对于两平行纳米管，对于两相交纳米管，对公式(3)和(4)积分，分别得到平行和交叉的两多壁纳米管之间的总体内聚能表达式：其中，ρ和ε分别为材料的面密度和两纳米管平衡位置的势能，σ为与平衡位置相关的材料参数； 步骤3：对总体内聚能表达式进行求导处理，得到平行和交叉的两多壁纳 米管之间粘结力的表达式；给定多壁纳米管半径，以及管与管之间的垂直距离和交叉角度，利用粘结力公式计算平行和交叉的两多壁纳米管之间粘结力。