一、双壁碳纳米管与定向碳纳米管的储氢性能比较研究（论文文献综述）
徐晨轩[1]（2021）在《垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用》文中提出高效的能源储存与转化技术是推动可再生能源大规模应用的重要技术支撑。近年来,碳基纳米能源储存与转化材料因原料丰富、制备经济、调控便捷等特点而广受关注。纳米材料内部及表界面处的能量与物质传递是决定能量储存与转化性能的关键物理机制。围绕纳米尺度能质传递所发展的诸多理论,认为其符合典型的结构—性能规律。边缘结构广泛存在于石墨烯量子点、碳纳米管、石墨烯、二硫化钼等纳米材料中,但由边缘结构带来的特殊性能通常被笼统地冠以“边缘效应”,对其物理机制尚有待深入研究。本论文对垂直取向石墨烯的边缘能质传递强化机理开展了系统研究,主要聚焦以下两个方面。在机理认识层面,结合近场纳米成像技术、原位检测技术等实验手段和密度泛函理论、分子动力学模拟等计算模拟手段,建立了边缘结构与电子极化行为间的关联,揭示了光诱导边缘局域场增强效应的物理机制。进一步地,研究了在电解液中垂直取向石墨烯边缘附近离子分布与输运特性,解析了边缘场增强对固液界面相平衡状态的作用机制,为强化固液静电吸附提出新路径;在技术应用层面,基于上述理论成果设计了一系列边缘可调控的垂直取向石墨烯基能源材料,构筑了高性能光催化水裂解制氢、电容去离子以及超级电容储能新体系。基于等离子体化学气相沉积法制备的垂直取向石墨烯具有良好的边缘可调控性。本文采用氩等离子体轰击处理方法,有效调控了垂直取向石墨烯的边缘密度。开展密度泛函理论模拟计算,研究了石墨烯封闭边缘处的电子密度分布,揭示了在石墨烯封闭边缘处,电子存在自发聚集行为。随后开展的暗场扫描开尔文探针显微实验测试结果与模拟计算结果相吻合,进一步证实了石墨烯表面具有非均匀电势分布,且对表面纳米形貌存在高度依赖性,即在高曲率的石墨烯边缘处呈现出电子聚集行为。研究了垂直取向石墨烯光电响应特性。在水系电解液中,响应电流密度最高可达约92 m A cm-2。与半导体材料产生光电流响应的机理不同,垂直取向石墨烯样品中光电流响应可能来源于光激发热电子的定向迁移与聚集。光诱导力显微结果证实,垂直取向石墨烯在可见-红外波段内具有显着的近场光诱导力响应,石墨烯纳米边缘处存在由电子极化引起的近场力梯度。研究还发现,边缘电场增强与入射光波长有关。在红外光激发下,样品的光诱导力图像在边缘处甚至出现显着的“热点”信号,表明石墨烯表面的光激发热电子会迁移并聚集在边缘处,形成边缘处局域电场增强。进一步的理论分析指出,纳米边缘处的局域电场增强可解耦为非共振增强效应与共振增强效应两部分。通过调控石墨烯纳米边缘的形貌（长宽比）与费米能级,改变特定激发波长下的共振增强因子,能够实现对边缘电场增强效应进行调控。垂直取向石墨烯边缘的光诱导电场增强效应有望使其成为高活性反应位点,负载半导体光催化剂后形成内建电场,促进受光照激发的电子与空穴相互分离。本文采用纳米限域合成方法制备了高度分散的介孔石墨相氮化碳/垂直取向石墨烯复合光催化剂（GVN/NVG）。相比于未与垂直取向石墨烯复合的普通块状石墨相氮化碳样品以及将石墨相氮化碳与水平石墨烯机械混合的传统方式复合样品,通过纳米限域合成方法负载在垂直取向石墨烯片层间的石墨相氮化碳充分分散,有效避免了团聚。密度泛函理论计算表明,相较于普通块状石墨相氮化碳样品,GVN/NVG复合结构中的介孔石墨相氮化碳组分具有局域化的表面电荷分布,禁带宽度也有所下降。GVN/NVG-3H样品在全光谱光照激发、无助催化剂、三乙醇胺牺牲体系中的光催化制氢活性可达41.7μmol h-1 cm-2(相当于每24小时225L m-2,标况下)。与对照组中普通块状石墨相氮化碳样品的活性(2.5μmol h-1 cm-2)相比高一个数量级。首小时内平均表观量子产率达到1.54%。随后,本文拓展了边缘光诱导电场增强效应的应用,发展了太阳能纳米离子学相关理论。通过石墨烯纳米边缘介导的光-电场能量传递过程,将入射太阳光能量输入固液界面相平衡系统,有效缩短双电层厚度,并实现了对离子传输机制的有效调控。在该理论指导下,开展了高性能电容去离子研究。将典型的赝电容活性物质二氧化锰（α-Mn O2）经电化学沉积负载到富边缘垂直取向石墨烯表面,构筑了Mn O2@e VG吸附电极。在光照下,Mn O2@e VG电极展示出3倍于无光照时的电极吸附量(33 mg g-1)与较快的电极吸附速率(0.06 mg g-1 s-1)。电化学石英晶体微天平原位检测证实,非平衡态热力学条件的下固液界面离子输运机制受到光诱导电场控制,即在光照下,正极中的离子传输机制从离子交换主导转变为异性离子吸附主导,有助于电容脱盐性能的提升。此外,本文基于边缘增强的电化学活性以及对生长基底广泛的适应性,提出了采用垂直取向石墨烯泡沫电极来适应高粘度室温离子液体电解液的技术途径。制备的石墨烯泡沫电极具有分级多孔结构,优化了电极内部传质过程。其中,继承自泡沫金属模板的微米级孔起到预存储电解液作用,缩短了充放电过程中电解液的扩散距离;由石墨烯壁面围成的亚微米级孔具有垂直的取向性和均匀的孔径,确保了畅通的离子传质过程;垂直取向石墨烯骨架提供了连续电子传导通道,暴露的石墨烯边缘则为离子提供了大量易于接触的静电吸附位点。在电解液方面,采用了共阴离子离子液体共混策略。通过引入不同阳离子降低离子排列有序度,抑制了室温离子液体混合物中的离子间相互作用势,从而降低了流动粘度并改善了润湿性。上述石墨烯泡沫电极在1-甲基-1-丙基哌啶双三氟甲基磺酰亚胺(PIP13TFSI)与1-正丁基-1-甲基吡咯烷二酰亚胺(PYR14TFSI)质量配比为2:3的混合室温离子液体电解液中具有良好的电化学性能表现。这部分工作为高能量密度与高频率响应这一对位于天平两端的性能目标提供了有效的解决思路,即采用高电化学稳定窗口的室温离子液体作为电解液,以满足对储能能量密度的需求;遵循取向性阵列式和分级孔结构的微纳米形貌设计原则以适应室温离子液体的高粘度,并充分发挥边缘结构的电化学活性优势,实现高频率响应储能。
蔡运功[2]（2021）在《基于分子动力学模拟碳纳米管压缩和回弹性能研究》文中指出碳纳米管具有许多的优异性能,在复合材料中应用很广泛。目前研究纳米级碳纳米管的方法主要方法是分子动力学方法,此方法通过模拟原子运动得到碳纳米管的力学性能等。本文主要使用Lammps软件对碳纳米管进行模拟研究。主要内容包括以下几个方面:（1）模拟（6,6）-28cell单壁碳纳米管在压缩载荷下的力学行为。发现其临界屈曲应变为7.48%,能量释放点为7.79%,表明在压缩时,能量的释放要滞后于应变。当压缩应变到12%后,碳纳米管产生内凹的区域越来越多,直到结构被破坏。（2）研究了温度和加载速度对（6,6）-28碳纳米管压缩性能的影响,分析了在不同温度下碳纳米管的力学行为,发现温度升高会使碳纳米管临界应变点变大,且碳纳米管弹性模量受温度影响较小;分析了在不同加载速度下,碳纳米管临界屈曲应变点、能量释放点的变化,增加速度都会使其发生临界屈曲应变点变大。在变速情况下,主要研究了在不同的应变阶段,改变碳纳米管的加载速度,其应力和应变都会发生不同的变化。（3）研究（6,6）-28单壁碳纳米管在不同压缩应变下的回弹性能,发现在能量释放点7.79%之前卸载应力,由于其能量在此应变下并没有损失,其能量总能使其回弹到原始长度;随着应变量的增加,其回弹率越来越小。当压缩应变在14%之前,都有90%的回弹率,保留着一部分弹性,当压缩应变超过30%时,其内凹的部分被完全破坏,失去回弹性能。（4）对压缩应变为10%的碳纳米管在不同条件下压缩,发现碳纳米管回弹性能随着直径的增大而减小,随着长度的增加也逐渐减小,对于具有相同长径比碳纳米管,当直径小于1.153nm时,直径对其回弹性能影响较大,随着直径的增大,回弹性能逐渐降低;当直径大于1.153nm时,其回弹性能几乎相同;研究了（6,6）-28单壁碳纳米管,其回弹性能随着加载速度的增大而增大,随温度升高而增大。当加载速度大于1.12x10-3nm·step-1时,其有100%的回弹性能,当温度小于1000K时,其回弹性能随温度增加而增加,当温度大于1000K时,其回弹性能逐渐趋向一定值。
陈秀婷[3]（2021）在《一维受限的乙醇及碳化硅纳米管储氢的研究》文中研究表明
杨竹[4]（2021）在《半导体性碳纳米管薄膜的可控沉积及高性能晶体管阵列构建》文中指出
沈费宸[5]（2021）在《基于丝网印刷技术的多基底硫化氢电化学传感器研究》文中研究表明丝网印刷电极能够被广泛应用主要得益于时代发展以及科学技术的进步,科研人员通过设计不同的电极形状、改进印刷操作工艺、使用化学物质的方法对电极进行改性修饰,使得丝网印刷电极的检测范围、灵敏度及检测速度提升到了一个新的水平。硫化氢（H2S）作为生活及工业中常见的有毒污染物,因其自身具有的腐蚀性、毒性及还原性对人体和环境构成了一定的潜在威胁。而现有的检测技术难以实现对液体及气体中的H2S进行灵敏、快速、便捷的持续监测。因此,研制一种能够针对不同环境均可正常使用的丝网印刷电化学传感器具有重要意义。碳纳米管是一种具有良好物理、化学性质的材料,也是掺杂和生长后处理的优秀候选材料。其中,多壁碳纳米管直径通常小于100 nm,载流量高达109A·cm-2,弯曲强度为14.2±8.0 GPa。宏观上,多壁碳纳米管（MWCNT）具有优越的电性能,如高电子迁移率、导电率、场效应迁移率。若与其他材料一起使用可以显着提高材料的理化性能,因此被广泛应用在各个科研领域。本文首先对丝网印刷工艺进行探索,研制出能够运用于多种不同特性支撑材料的印刷工艺,以PET材料为电极基底,使用多壁碳纳米管对工作电极表面进行修饰改性,在对p H值以及检测电位等条件优化后,对液相及气相中H2S成分进行检测。主要研究工作如下:（1）设计出具有普适性的电极图形及印刷模板,针对机械强度不同的材料,分别使用机器印刷及手工印刷的方式以研制出具有一定柔性的丝网印刷电极（SPE）。使用SEM、XRD、循环伏安法（CV）、电化学阻抗法（EIS）等一系列表征手段对制得的SPE表面电极形貌进行表征。结果表明,印刷油墨均匀分散在电极基底材料表面,晶型良好,该传感器具有良好的导电性,能够应用于实际电化学检测中。（2）使用PET材料作为SPE的印刷基底,MW-CNT和萘酚-水溶液作为修饰物对SPE工作电极表面进行改性,得到修饰电极（MWCNT-SPE）。使用SEM技术对修饰后工作电极的表面形貌进行表征。在对电解质溶液p H、检测电位优化的前提下,使用计时电流法（i-t）分别检测SPE及MWCNT-SPE对溶液中硫化氢的响应性能。测试结果表明,在修饰3μL（3 wt%）碳纳米管溶液后,在p H为0.9的PBS溶液,检测电位为0.1 V条件下,MWCNT-SPE电极对液体中硫化氢具有宽线性范围（0.5μmol/L-7.24mmol/L）,对液体中低至0.5μmol/L硫化钠具有响应。此外,该传感器对污水中常见的干扰物质具有良好的抗干扰性和选择性。制备的手套基底丝印传感器能够用于液体中硫化氢成分的实时监测。（3）沿用前章的丝网印刷工艺,在具有柔性特点的PET疏水胶带上手工印刷电极图形,使用多壁碳纳米管为修饰材料,构建能够附着于多种测试材料的胶带电极（TAPE）。设计了一种能够将电化学测试端和气体环境简单连接的连续测试方法。依据前章工作中的修饰方法及测试条件,分别检测C-TAPE和MWCNT-TAPE对H2S的响应性能。在优化电极电解质、气体注入方式、电极粘附材料、电极折叠次数等条件下,使用计时电流法（i-t）对两种电极的硫化氢气体响应进行检测。结果得知,在正对电极方向注入硫化氢气体,电极粘附在PET板表面时,MWCNT-TAPE电极对硫化氢气体的实际检测限低达5 ppm,在5-130 ppm的范围内具有良好的线性响应。电极在密封保存的情况下可以使用30天。此外,电极具有良好的柔性,在气体检测领域内具有一定的使用价值。
程海泉[6]（2021）在《基于高弹性三维石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用研究》文中进行了进一步梳理
李光照[7]（2021）在《静电喷涂制备环氧导电涂层的性能研究》文中进行了进一步梳理石油化工行业使用的导电涂料不仅需要耐蚀性好、结合强度高,而且要求耐磨损。而现有的导电涂料添加的导电介质多为金属粒子或石墨,采用涂刷法制备导电防腐涂层,由于导电粒子添加量大,分散性差,导电粒子大量沉淀,造成涂层呈现出由底部至表面导电粒子含量不断降低的分布;底层的导电粒子含量过高,导致底层成膜物质少,使涂层与基体的粘结性降低,涂层耐磨性差、容易鼓泡和起皮;表层导电粒子含量过低使涂层表层导电性低于涂层设计值,造成整个涂层使用寿命短、防腐和导电效果差,很难达到石化行业对导电涂料的要求。碳纳米管和石墨烯有优良的导电性,用作导电填料可以大大降低导电粒子的添加量,但涂刷法制备导电涂层仍有导电粒子分布不均的问题,静电喷涂有电场力和粒子二次雾化作用,必将对导电粒子产生很好的分散作用。但具有大长径比一维线性结构的碳纳米管和具有二维层片状结构的石墨烯作为填料对导电涂料导电性的影响机理尚不明确,静电喷涂过程的分散效果及影响因素、分散机理不清楚。本研究以化工行业常用的环氧树脂为成膜物质,以多壁碳纳米管（MWCNTs）和石墨烯为导电介质,利用静电喷涂法制备导电涂层,探索静电喷涂过程中导电介质在涂层中的分散性机理及对涂层性能的影响。采用剥离法测定了所制备涂层的粘结强度,采用蓝点法测试了涂层的孔隙率,采用HT-1000高温摩擦磨损试验机对试样进行摩擦磨损性能分析,采用RTS-9双电测四探针测试仪测试涂层的表面电阻率,以电化学法研究了涂层的耐蚀性,以电阻率间接分析静电喷涂过程导电粒子的分散性和对涂层性能的影响,进一步采用Merlin Compact蔡司扫描电子显微镜（SEM）观察涂层的表面微观形貌,表征了不同含量的MWCNTs和石墨烯在涂层中的分布情况。得到以下结论:（1）静电喷涂法的电场力有利于导电介质沿电场方向分布,使得MWCNTs沿厚度方向分布,石墨烯沿涂层的厚度方向形成层状结构,有效提高了涂层的导电性。这一特点降低了涂层中导电粒子的添加量,同时避免环氧树脂固化时导电粒子沉降引起导电介质分散不均和涂层表面电阻提高,有效降低了导电涂层的渗流阈值。（2）采用粉末静电喷涂法制备石墨烯/环氧树脂导电涂层,涂层的电阻率随着石墨烯添加量的增大而降低,涂层的孔隙率、耐磨性及耐腐蚀性等性能存在石墨烯添加量的最佳值。添加0.5 wt.%的石墨烯,涂层的体积电阻率已降至3397 Ω·m,添加量达到3 wt.%时,涂层内部的导电网络初步形成,达到渗流阈值;添加2 wt.%石墨烯的涂层孔隙率最低,耐蚀性最好;石墨烯可以有效地起到润滑作用,添加6 wt.%石墨烯的涂层耐磨性最佳;石墨烯的含量大于6 wt.%时在涂层中分散性降低,极易发生团聚,会降低涂层的摩擦磨损性能和耐蚀性。（3）静电粉末喷涂的MWCNTs/环氧树脂涂层中,一维线性结构的MWCNTs较石墨烯更容易相互交联形成导电网络,相同添加量情况下MWCNTs涂层的电阻率小于石墨烯涂层,在MWCNTs添加量为1.5 wt.%时,导电涂层已达到渗流阈值;但涂层的结合强度、耐蚀性及摩擦磨损性能较相同含量石墨烯涂层差。（4）MWCNTs进行酸化处理,有利于提高MWCNTs分散性,但破坏了 MWCNTs的结构,相同添加量的MWCNTs,酸化后MWCNTs制备的涂层电阻率高于未酸化MWCNTs制备的涂层;十二烷基硫酸钠（SDS）表面处理有效提高了涂层中MWCNTs的分散性,使涂层电阻率降低;添加SDS表面处理的MWCNTs 1 wt.%时制备的涂层就可达到渗流阈值。碳纳米管磁化处理后加入涂层并在磁场下固化制得的涂层导电性最佳。（5）采用液体静电喷涂制备石墨烯/环氧树脂涂层、MWCNTs/环氧树脂涂层,石墨烯受到向上的静电作用力有效抵消了其自由沉降,使石墨烯的分散性大幅提高;后喷涂到基体上的石墨烯粒子与先前喷涂到基体表面涂层中的石墨烯粒子之间发生碰撞,减薄包覆在石墨烯表面的环氧树脂层,从而使导电粒子间的接触电阻减小。石墨烯、MWCNTs在静电力作用下沿涂层厚度方向排列,有利于导电通道的形成,降低涂层电阻率,实现在更低的导电粒子添加量下达到渗流阈值的目的,MWCNTs添加量仅为0.5 wt.%时,环氧涂层即可达到渗流阈值,此时电阻率仅为26.1 Ω·m。含一维线性结构的MWCNTs涂层界面多,但容易形成网络结构,涂层导电性好于同样含量的石墨烯涂层。片层状石墨烯有效的延长了腐蚀介质的扩散通道,故石墨烯的导电涂层耐蚀性和耐磨性较添加MWCNTs的导电涂层性能较好。（6）钢基体经空气、氮气和氧气低温等离子体处理后制备的涂层结合强度明显增强。结合强度随处理时间的增加呈先增大后减小的趋势,氧气气氛等离子体处理效果最好。采用低温氧等离子体对Q 235钢表面处理可以清洁基体表面,同时使钢表面发生等离子体氧化生成Fe2O3和FeOOH,当氧等离子体处理时间较短时,氧化产物以FeOOH为主,其在钢表面堆积使表面的粗糙度大幅增加,羟基有效提高了钢表面的极性和表面自由能,与环氧涂层中的极性基团间产生氢键,可以进一步提高环氧树脂与金属基体间的结合强度;随着氧等离子体处理时间的延长,氧化层中的FeOOH由于高温分解成Fe2O3,使钢表面的自由能和极性降低,生成的氧化层较为疏松不利于涂层与基体间的结合,会使基体与涂层间的结合强度降低。
李珊珊[8]（2021）在《火焰法合成碳基纳米材料及其电化学性能研究》文中进行了进一步梳理近年来电子市场相继出现可折叠、可穿戴电子设备,引领新时代发展潮流。柔性电子技术的核心是柔性储能设备的发展,研究高容量的柔性电极材料则是开发柔性储能领域的关键。其中,自支撑电极作为柔性电极的一种逐渐获得人们的关注。自支撑电极大多是具有高容量、易组装等优点的薄膜材料,能量密度较高,无需导电剂、粘结剂和金属集流体的添加便可直接用于电池中。碳纳米管因具有较强的机械性和导电性而被广泛用于电池和电容器的电极材料领域方面的研究。碳纳米管膜大多通过过滤碳纳米管悬浊液制得,被广泛应用于制备柔性电极材料的工艺中。但碳材料的理论容量较低,无法满足高性能电子储能设备的需求,因此碳纳米管膜可作为碳质基体负载高电容活性物质来制备高性能复合电极材料,提高电池的整体性能。本文采用火焰法合成出以单壁碳纳米管为基体的薄膜状复合材料,并对复合材料进行结构和电化学性能分析。研究内容如下所述:（1）在火焰法制备单壁碳纳米管（SWCNTs）过程中,在碳源中添加含氮前驱体（尿素）原位合成氧化铁/氮掺杂单壁碳纳米管（Fe2O3/N-SWCNTs）。将所得复合材料可直接裁剪,用作锂离子电池柔性自支撑电极材料。电化学性能测试表明,由于具有较高的石墨式N（0.45 at%）含量,在50 mA g-1下,电极材料表现出的可逆容量为1022 mAh g-1,在电流密度200 mA g-1下循环120圈后仍保持600 mAh g-1的容量。该材料的储锂行为主要是表面控制的电容过程。分析认为,Fe2O3作为活性物质提供较高的比电容;N原子的掺杂提高了SWCNTs的导电性,加快电子的传递,使材料的倍率性能有所提高;N-SWCNTs形成网络状结构作为负载Fe2O3的碳质基体,可以阻碍Fe2O3的团聚,缓解循环工作的过程中因体积变化而产生的应力,使复合材料表现出循环稳定性。（2）相对锂离子电池而言,钠离子电池成本较低、安全性能好,在电网级大型储能设施中具有广阔的发展前景。在复合材料中,无定型具有较大比表面积,可以增加电极与电解液的接触面积,为Na+的可逆储存提供丰富的活性位点;SWCNTs可以增加材料的导电性促进电子的转移,还可以作为无定形碳附着的载体,使材料具有优异的倍率和循环性能。利用火焰法一步合成不同比例的树枝状无定形碳/单壁碳纳米管（AC/SWCNTs）,并对其进行电化学性能测试。研究发现,当AC/SWCNTs的碳层间距（0.424 nm）达到最大时,在50 mA g-1时表现出220.7 mAh g-1容量,经过150次循环后,仍保持146.7 mAh g-1的比容量。该复合电极材料的储钠机制是以扩散控制为主。本文采用火焰法快速制备出以SWCNTs为载体的薄膜材料,对于提高电池的能量密度具有重要意义。
鲁扬超[9]（2021）在《碳纳米管间水分子扩散与操控的理论研究》文中研究指明水是生命之源。水资源尤其是淡水资源,在人类的生存和可持续发展中具有决定性作用。虽然地球水资源丰富,但其中只有2.53%是可供人类饮用的淡水,并且这些淡水大部分是以冰雪的形式存在于南北两极、高山冰川、大陆冰盖和永久冻土层中。又由于淡水资源分布不均匀的原因,人类始终面临着淡水资源短缺的危机。而如何高效的将海水淡化是解决淡水资源短缺的关键。目前海水淡化的方法有多种,其中最常用的就是利用水分子在纳米管道中的输运来设计的超滤装置。纳米管道的研究中使用的材料有多种,在理论模拟和实验中常被使用的主要有碳纳米管、氮化硼、石墨烯、氧化石墨烯以及黑磷等。碳纳米管因具有超快速输运水分子的物理特性而经常被使用在海水淡化的研究中。而操控纳米通道中水分子的扩散以及提高水分子的扩散速度是高效海水淡化的重要手段。操控纳米管中水分子扩散速度最直接的方式是改变纳米管的表面性质,比如,在同心双壁纳米管中通过声子诱导的方式减小水分子与纳米管壁之间的摩擦力,进而增强水分子在纳米通道中的扩散速度;或者通过对纳米管进行电荷修饰,调整纳米管与水分子之间的相互作用,调节水分子在纳米通道中的扩散速度。最新的研究表明,通过控制两个不相连的纳米管,使水分子在空隙之间形成水桥,也能使水桥内水分子的扩散速度得到提升。在这篇文章中,我们运用分子动力学的方法,使用外加电场驱动水分子在两根不相连的纳米管之间形成一个悬空的纳米级水桥。我们发现,电场强度可以调节水桥的最大长度,水桥内分子的扩散速度可以通过调节水桥的长度进行操控,并且水桥内水分子的扩散速度最大可以增强到体相水的4倍以上。通过分析水桥的结构性质,我们发现扩散系数增加的原因是水分子之间相互作用能以及氢键个数的增加,而水分子之间相互作用能的增加以及氢键个数的增加是由于外电场改变了水分子偶极指向的分布引起的。除了使用水桥的方式操控水分子的扩散速度之外,我们还尝试通过调节同心双壁纳米管内外管的长度差对水分子的扩散速度进行操控。我们构建了三种构型:（?）L=0（构型Ⅰ）,（?）L<0（构型Ⅱ,内管长度小于外管长度）,（?）L>0（构型Ⅲ,内管长度大于外管长度）。和单管纳米管相比,构型Ⅰ管内水分子的毛细扩散速度减小了9.1%,构型Ⅲ管内水分子的毛细扩散速度增加了10%,构型Ⅱ管内水分子的毛细扩散速度增加了30%-46.5%。通过分析水分子的微观结构,我们发现水分子毛细扩散速度的提升是由水盒子内水分子和管口处水分子的势能差引起的。并且毛细扩散速度和势能差之间的关系可以使用指数形式描述vL（t）～e-（（?）E/（kB）T）。因此,我们可以通过调节同心双壁纳米管内外管的长度差对水分子的扩散速度进行操控。我们的研究结果不仅能在海水淡化上有重要作用,还在水疗、纳米交换器、引擎催化剂、超滤作用、渗透能的传输等方面有极大帮助。
刘心颖[10]（2021）在《10-297K宽温域下的碳纳米管海绵导热性能实验研究》文中认为能源短缺已成为当代世界面临最严重的能源问题之一,只有当人类树立正确的节能理念和采取有效的措施,才能提高能源的利用效率并造福于子孙后代。保温材料的研究使得节能环保低碳产业的发展更上一层楼。碳纳米管海绵（Carbon Nanotube sponges）作为现代新型保温材料,以其良好的热稳定性、力学性能、电学性能和亲油疏水等特性可广泛地应用在建筑、航天航空、海洋、服饰材料等领域,因此碳纳米管海绵的导热性能研究对指导现实工作具有重要意义。基于这样的背景,本课题提出了宽温域下碳纳米管海绵导热性能实验研究,采用瞬态电热技术（TET）和稳态电热技术（SET）探究碳纳米管海绵在10-297K宽温域区间内的导热性能变化规律,为碳纳米管海绵及其复合材料应用的理论指导添砖加瓦,尤其是在对外太空和未知深海等低温环境下探索工作的应用提供更全面的理论支持。首先对碳纳米管海绵进行室温下热扩散系数的测量,借助Schuetz等人的一种多孔介质导热模型得到样品骨架导热系数约为45-51 W/（m·K）,而真实导热系数达到了0.15 W/（m·K）。从微尺度传热的角度来解释说明了碳纳米管海绵热输运机理,并通过SEM表征图证实了碳纳米管海绵结构缺陷会带来样品表面声子散落和接触电阻增大的影响,从而导致了碳纳米管海绵的低导热性能。利用Janis CCS-450低温系统实现了对碳纳米管海绵宽温域（10-297 K）下热扩散系数和导热率的测量。材料热扩散系数随温度降低呈现上升的趋势,增长率达到了24.5%,并在65 K以下基本保持不变,这主要是因为声子散射的U过程会随温度降低而减小直至几乎完全消失,而边界散射和缺陷散射在低温下基本与温度无关。在材料声子散射和比热变化的共同作用下使得碳纳米管海绵的导热率随温度降低而线性减小,降低了40.4%左右。经过分析,造成碳纳米管海绵导热系数线性下降的原因主要是:随着温度的降低,碳纳米管海绵晶格弹性振动减弱,导热声子数量减少;热应力会加剧碳纳米管纳米纤维的接触,增大了接触电阻,其结构无序性程度的恶化;碳纳米管海绵内部结构可能存在一定比例的非晶态。通过拟合碳纳米管海绵热传导过程中缺陷引起的声子散射效应曲线,计算出碳纳米管海绵骨架的德拜温度为538.7 K;由缺陷声子散射引起的声子平均自由程为6.2 nm,即晶格尺寸。碳纳米管海绵骨架残余阻温系数为52702.6 s/m2,占总系数的80%,是高结晶石墨材料的470-1226倍,比碳纳米线圈材料低一个数量级,这也说明了材料内部高缺陷水平的原因:碳纳米管海绵高孔隙率和晶界等大尺度缺陷;材料内部存在一定比例的非晶态结构;材料在制备过程中可能因多余化学元素的残留形成了组分缺陷。
二、双壁碳纳米管与定向碳纳米管的储氢性能比较研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、双壁碳纳米管与定向碳纳米管的储氢性能比较研究（论文提纲范文）
（1）垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 碳基能源储存与转化材料概述 |
| 1.2.1 传统碳基能源储存与转化材料 |
| 1.2.2 低维度碳纳米能源储存与转化材料 |
| 1.2.3 取向性碳纳米材料 |
| 1.3 能源储存与转化材料中的能质传递机理 |
| 1.3.1 电子传递强化基本策略 |
| 1.3.2 离子输运与固液界面静电吸附机理 |
| 1.3.3 纳米尺度下的界面能质传递过程 |
| 1.4 能质传递过程中的边缘效应 |
| 1.4.1 垂直取向石墨烯的边缘结构调控 |
| 1.4.2 边缘效应及能源储存与转化应用 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 2 实验和数值计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与仪器设备 |
| 2.3 材料表征分析 |
| 2.3.1 形貌结构分析 |
| 2.3.2 材料构成分析 |
| 2.3.3 表面光电特性分析 |
| 2.3.4 电化学石英晶体微天平分析 |
| 2.4 性能评价分析 |
| 2.4.1 光催化水裂解制氢性能评价系统 |
| 2.4.2 超级电容储能性能测试及应用平台 |
| 2.5 数值计算方法 |
| 2.5.1 分子动力学模拟简介 |
| 2.5.2 密度泛函理论计算简介 |
| 2.5.3 建模、模拟软件及相关数据后处理方法 |
| 3 垂直取向石墨烯边缘调控及能质传递强化机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 垂直取向石墨烯的PECVD制备与边缘生长调控 |
| 3.2.1 等离子体源的选择 |
| 3.2.2 生长基底的选择 |
| 3.2.3 垂直取向石墨烯边缘生长调控方法 |
| 3.3 垂直取向石墨烯边缘形貌结构研究 |
| 3.3.1 垂直取向石墨烯边缘形貌结构表征 |
| 3.3.2 PECVD法制备垂直取向石墨烯的基底适应性分析 |
| 3.3.3 垂直取向石墨烯边缘生长模式与密度调控研究 |
| 3.4 垂直取向石墨烯光学与光电响应特性 |
| 3.4.1 垂直取向石墨烯光吸收性能研究 |
| 3.4.2 垂直取向石墨烯光电响应行为研究 |
| 3.4.3 石墨烯边缘光电场时域有限差分模拟 |
| 3.5 垂直取向石墨烯边缘电子结构与光诱导电场增强效应 |
| 3.5.1 密度泛函理论模拟研究 |
| 3.5.2 扫描开尔文探针显微表征 |
| 3.5.3 近场光诱导力显微表征 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 边缘光激发载流子分离强化及光催化制氢研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GCN/NVG复合结构设计与限域制备 |
| 4.2.1 目标结构设计 |
| 4.2.2 基于垂直取向石墨烯的石墨相氮化碳限域制备 |
| 4.3 材料表征与分析 |
| 4.3.1 微观形貌与结构表征 |
| 4.3.2 光学性质与表面浸润性表征 |
| 4.4 光催化裂解水制氢性能表征 |
| 4.4.1 固载式光催化试验体系 |
| 4.4.2 光催化活性与表观量子产率 |
| 4.5 GCN/NVG复合结构中载流子动力学特征研究 |
| 4.5.1 GCN/NVG复合材料电子结构 |
| 4.5.2 光激发载流子分离强化研究 |
| 4.5.3 垂直取向石墨烯促进光催化机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 边缘固液界面相平衡结构优化及电容去离子研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 电容去离子技术概述 |
| 5.2.1 技术背景 |
| 5.2.2 性能指标 |
| 5.2.3 电极材料 |
| 5.2.4 共离子效应与电荷效率 |
| 5.2.5 太阳光驱动/促进电容去离子相关研究 |
| 5.3 光促进电容去离子性能研究 |
| 5.3.1 电极制备与电容去离子试验系统 |
| 5.3.2 电极微观形貌表征 |
| 5.3.3 电化学性能测试 |
| 5.3.4 光照吸脱附性能测试 |
| 5.4 光照促进电容去离子机理研究 |
| 5.4.1 基于光诱导力显微的边缘电场探测 |
| 5.4.2 基于分子动力学模拟的固液界面相平衡结构研究 |
| 5.4.3 基于电化学石英晶体微天平的离子输运行为研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 适应室温离子液体的富边缘电极构筑及滤波电容储能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 富边缘石墨烯泡沫电极制备与表征 |
| 6.2.1 富边缘石墨烯泡沫电极制备 |
| 6.2.2 电极微观形貌与结构表征 |
| 6.3 混合离子液体电解液性能表征 |
| 6.3.1 混合离子液体电解液配制 |
| 6.3.2 电解液物性表征 |
| 6.4 基于混合室温离子液体电解质的石墨烯泡沫储能性能 |
| 6.4.1 电化学表征方法 |
| 6.4.2 垂直取向石墨烯泡沫形貌对储能性能的影响 |
| 6.4.3 基于垂直取向石墨烯泡沫的交流滤波应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 研究总结 |
| 7.2 研究创新点 |
| 7.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（2）基于分子动力学模拟碳纳米管压缩和回弹性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 碳纳米管的发现及其结构 |
| 1.2 碳纳米管研究方法及意义 |
| 1.2.1 实验研究方法 |
| 1.2.2 分子动力学方法 |
| 1.2.3 分子结构力学方法 |
| 1.2.4 连续介质理论方法 |
| 1.3 碳纳米管的研究意义 |
| 1.4 本文的主要工作及内容安排 |
| 第二章 分子动力学模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子动力学基本方法原理 |
| 2.3 碳纳米管势函数的选取 |
| 2.4 系统温度控制 |
| 2.5 分子动力学计算流程 |
| 第三章 碳纳米管轴向压缩力学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单壁碳纳米管轴向压缩变形 |
| 3.3 加载速度对碳纳米管的影响 |
| 3.3.1 恒加载速度对碳纳米管影响 |
| 3.3.2 变加载速度对碳纳米管影响 |
| 3.4 温度对碳纳米管的影响 |
| 3.4.1 恒温压缩对碳纳米管的影响 |
| 3.4.2 变温压缩对碳纳米管的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 单壁碳纳米管回弹性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 应变量对碳纳米管回弹性能影响 |
| 4.2.1 屈曲前回弹性能 |
| 4.2.2 能量释放点前回弹性能 |
| 4.2.3 屈曲后的回弹性能 |
| 4.3 不同尺寸碳纳米管回弹性能 |
| 4.3.1 不同直径碳纳米管回弹性能 |
| 4.3.2 不同长度碳纳米管回弹性能 |
| 4.3.3 相同长径比碳纳米管回弹性能 |
| 4.4 加载速度对碳纳米管回弹性能影响 |
| 4.5 温度对碳纳米管回弹性能影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（5）基于丝网印刷技术的多基底硫化氢电化学传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电化学传感器 |
| 1.1.1 电化学传感器简介 |
| 1.1.2 电化学传感器分类 |
| 1.1.3 电化学传感器在环境检测中的应用 |
| 1.2 丝网印刷电极 |
| 1.2.1 丝网印刷电极概述 |
| 1.2.2 丝网印刷电极工艺 |
| 1.2.3 丝网印刷电极应用前景 |
| 1.3 硫化氢 |
| 1.3.1 硫化氢性质 |
| 1.3.2 硫化氢的应用 |
| 1.3.3 硫化氢的危害 |
| 1.3.4 硫化氢主要检测方法 |
| 1.4 本文研究意义及主要内容 |
| 1.4.1 本文研究的目的及意义 |
| 1.4.2 本文的主要内容 |
| 1.4.3 创新点 |
| 第二章 基于丝网印刷技术的多基底电化学传感器的制备 |
| 2.1 实验材料与设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 丝网印刷电极的设计 |
| 2.3 丝网印刷电极的制备工艺 |
| 2.3.1 PET板基底电极的制备 |
| 2.3.2 手套基底电极的制备 |
| 2.3.3 PET胶带基底电极的制备 |
| 2.4 传感器表征 |
| 2.4.1 电阻测试 |
| 2.4.2 SEM分析 |
| 2.4.3 XRD分析 |
| 2.4.4 不同基底材料电极的电化学测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于多壁碳纳米管修饰碳丝网印刷电极传感器检测液相硫化氢 |
| 3.1 实验材料与设备 |
| 3.1.1 实验材料 |
| 3.1.2 实验设备 |
| 3.2 修饰电极的制备 |
| 3.3 电化学检测硫化氢原理 |
| 3.4 传感器表征 |
| 3.4.1 XRD分析 |
| 3.4.2 SEM分析 |
| 3.4.3 循环伏安测试 |
| 3.5 碳基丝印电极优化及测试 |
| 3.5.1 优化实验 |
| 3.5.2 优化后碳基丝印印电极测试 |
| 3.6 碳纳米管修饰电极优化及测试 |
| 3.6.1 电极优化实验 |
| 3.6.2 优化条件后修饰电极对硫化氢响应性能测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于PET基底胶带丝印电极的硫化氢气体传感器 |
| 4.1 实验材料与设备 |
| 4.1.1 实验材料 |
| 4.1.2 实验设备 |
| 4.2 电极制备及检测方法 |
| 4.3 电化学传感器检测原理 |
| 4.4 传感器检测条件探索 |
| 4.4.1 传感器电解质选择 |
| 4.4.2 测试气体注入方式的选择 |
| 4.5 传感器性能测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（7）静电喷涂制备环氧导电涂层的性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 导电涂料简介 |
| 1.2 导电涂料成膜物质 |
| 1.2.1 环氧树脂成膜物质 |
| 1.2.2 环氧树脂的固化 |
| 1.2.3 环氧树脂的稀释剂 |
| 1.3 导电介质 |
| 1.3.1 碳纳米管 |
| 1.3.2 石墨烯 |
| 1.4 环氧导电涂层的制备及导电原理 |
| 1.4.1 环氧树脂涂层的制备工艺 |
| 1.4.2 导电涂层的导电原理 |
| 1.5 导电复合涂层导电性改善方法 |
| 1.5.1 分散性提升方法 |
| 1.5.2 定向排列 |
| 1.6 导电涂料存在问题及解决方法 |
| 1.6.1 导电涂料存在问题 |
| 1.6.2 导电涂料存在问题的解决方法 |
| 1.7 静电喷涂法 |
| 1.7.1 静电喷涂简介 |
| 1.7.2 静电喷涂制备涂层的生产工艺流程 |
| 1.7.3 静电喷涂影响因素 |
| 1.7.4 静电喷涂的优势 |
| 1.8 研究目的、意义及研究内容 |
| 1.8.1 研究目的及意义 |
| 1.8.2 研究内容 |
| 1.8.3 研究技术路线 |
| 2 试验及测试方法 |
| 2.1 试验材料及设备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.2 试样的制备 |
| 2.2.1 导电涂层的制备 |
| 2.2.2 MWCNTs的表面处理 |
| 2.2.3 MWCNTs的磁化处理及涂层制备 |
| 2.3 性能检测方法 |
| 2.3.1 涂层的结合强度测试 |
| 2.3.2 涂层的孔隙率测试 |
| 2.3.3 涂层的摩擦磨损测试 |
| 2.3.4 涂层的耐蚀性测试 |
| 2.3.5 涂层的导电性测试 |
| 2.3.6 表面能测试方法 |
| 2.3.7 红外光谱测试 |
| 2.3.8 组织形貌分析 |
| 3 粉末静电喷涂环氧导电涂层 |
| 3.1 石墨烯/环氧导电涂层 |
| 3.1.1 涂层的基础性能 |
| 3.1.2 涂层的导电性 |
| 3.1.3 导电机理分析 |
| 3.2 MWCNTs/环氧导电涂层 |
| 3.2.1 涂层的基础性能 |
| 3.2.2 涂层的导电性 |
| 3.2.3 MWCNTs分散性对导电性影响 |
| 3.3 表面改性的MWCNTs对环氧粉末涂层性能影响 |
| 3.3.1 MWCNTs的分散性 |
| 3.3.2 红外光谱 |
| 3.3.3 XRD测试 |
| 3.3.4 改性MWCNTs制备涂层的导电性 |
| 3.4 MWCNTs的磁化处理对涂层导电性的影响 |
| 3.4.1 MWCNTs的磁化效果 |
| 3.4.2 红外光谱 |
| 3.4.3 XRD测试 |
| 3.4.4 磁化MWCNTs制备涂层的导电性 |
| 3.5 电场对导电介质分散性的影响 |
| 3.5.1 静电喷涂电压对涂层厚度的影响 |
| 3.5.2 喷涂电压对涂层粗糙度的影响 |
| 3.5.3 电场对导电介质分散性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 静电液体喷涂环氧导电涂层 |
| 4.1 石墨烯/环氧导电涂层 |
| 4.1.1 涂层的基础性能 |
| 4.1.2 涂层的导电性 |
| 4.1.3 导电机理分析 |
| 4.2 MWCNTs/环氧导电涂层 |
| 4.2.1 涂层的基础性能 |
| 4.2.2 MWCNTs分布对涂层导电性影响分析 |
| 4.2.3 导电机理分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基体前处理对静电法制备涂层结合强度的影响 |
| 5.1 表面前处理对涂层结合强度的影响 |
| 5.2 前处理对涂层基体表面化学结构的影响 |
| 5.3 前处理对基体表面粗糙度影响分析 |
| 5.4 涂层基体表面能计算 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 论文创新点 |
| 博士在读期间取得的主要成果 |
（8）火焰法合成碳基纳米材料及其电化学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碳纳米管的制备方法 |
| 1.2.1 电弧放电法 |
| 1.2.2 激光蒸发法 |
| 1.2.3 化学气相沉积法 |
| 1.2.4 火焰法 |
| 1.3 碳纳米管的应用简介 |
| 1.3.1 储氢 |
| 1.3.2 催化 |
| 1.3.3 电池和超级电容器电极材料 |
| 1.4 氮掺杂碳纳米管的研究现状 |
| 1.4.1 氮掺杂碳纳米管的结构 |
| 1.4.2 氮掺杂碳纳米管的制备 |
| 1.5 锂离子电池 |
| 1.5.1 锂离子电池发展现状 |
| 1.5.2 锂离子电池工作原理 |
| 1.5.3 锂离子电池负极材料 |
| 1.6 钠离子电池 |
| 1.6.1 钠离子电池发展现状 |
| 1.6.2 钠离子电池工作原理 |
| 1.6.3 钠离子电池负极材料 |
| 1.7 柔性电极材料 |
| 1.7.1 柔性电极材料研究应用 |
| 1.7.2 柔性电极材料中的研究现状 |
| 1.8 选题背景及主要研究内容 |
| 第2章 实验部分 |
| 2.1 实验药品及仪器 |
| 2.1.1 实验药品 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 材料表征及测试方法 |
| 2.2.1 拉曼光谱测试 |
| 2.2.2 X射线衍射分析 |
| 2.2.3 X射线光电子能谱 |
| 2.2.4 透射电子显微镜测试 |
| 2.2.5 热重分析 |
| 2.3 电池的组装 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 恒电流充放电测试 |
| 2.4.2 倍率性能测试 |
| 2.4.3 循环伏安测试 |
| 2.4.4 交流阻抗测试 |
| 第3章 氧化铁/氮掺杂单壁碳纳米管的制备及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 氧化铁/氮掺杂单壁碳纳米管的制备 |
| 3.2.2 锂离子电池的组装 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的形貌、结构表征及分析 |
| 3.3.2 Fe_2O_3/N-SWCNTs复合材料的性能表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 无定形碳/单壁碳纳米管复合材料的制备及其性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 无定形碳/单壁碳纳米管的制备 |
| 4.2.2 电池的组装 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的形貌、结构表征及分析 |
| 4.3.2 电化学性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）碳纳米管间水分子扩散与操控的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 纳米管的重要应用 |
| 1.1.2 纳米管道中水分子扩散特性的操控 |
| 1.1.3 纳米水桥的研究进展 |
| 1.2 计算物理的起源和发展 |
| 1.3 计算物理学在物理学研究中的应用 |
| 1.4 蒙特卡洛方法简介 |
| 1.5 分子动力学方法简介 |
| 1.5.1 什么是分子动力学 |
| 1.5.2 分子动力学方法的优缺点 |
| 1.5.3 分子动力学的流程 |
| 第2章 分子动力学方法介绍 |
| 2.1 分子动力学积分算法 |
| 2.1.1 Euler积分方法 |
| 2.1.2 Verlet积分方法 |
| 2.2 分子动力学中的各种相互作用 |
| 2.2.1 成键相互作用 |
| 2.2.2 非成键相互作用 |
| 2.2.3 力场的描述 |
| 2.3 分子动力学中截断半径的影响 |
| 2.3.1 范德华相互作用截断半径的处理方法 |
| 2.3.2 库伦相互作用截断半径的处理方法 |
| 2.4 分子动力学中的几种热力学系综 |
| 2.4.1 系综的定义 |
| 2.4.2 微正则系综 |
| 2.4.3 正则系综 |
| 2.4.4 等温等压系综 |
| 2.5 分子动力学中常用的控温算法和控压算法 |
| 2.5.1 Berendsen控温算法 |
| 2.5.2 Velocity-rescale控温算法 |
| 2.5.3 Nose-Hoover控温算法 |
| 2.5.4 Berendsen控压算法 |
| 2.5.5 Parrinello-Rahman控压算法 |
| 2.6 色散修正 |
| 2.6.1 能量项的修正 |
| 2.6.2 位力和压力 |
| 第3章 分子动力学模拟软件及水分子模型简介 |
| 3.1 LAMMPS分子动力学软件简介 |
| 3.2 水分子模型 |
| 3.3 水分子内相互作用 |
| 3.3.1 成键相互作用 |
| 3.3.2 键角相互作用 |
| 3.4 水分子间相互作用 |
| 3.4.1 水分子间的库伦相互作用 |
| 3.4.2 水分子间的范德华相互作用 |
| 3.5 氢键 |
| 第4章 纳米水桥中水分子的扩散特性研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 模拟方法 |
| 4.2.1 体系搭建及力场参数 |
| 4.2.2 体系平衡 |
| 4.2.3 纳米水桥的产生 |
| 4.3 结果展示 |
| 4.3.1 水桥最大长度与电场之间的关系 |
| 4.3.2 水桥内水分子个数随水桥长度变化 |
| 4.3.3 水桥内水分子的扩散特性 |
| 4.3.4 水桥内水分子的有序度 |
| 4.3.5 水桥内水分子的平均势能 |
| 4.3.6 水桥内水分子的平均氢键个数 |
| 4.3.7 水桥内水分子的分子密度 |
| 4.3.8 管口效应对扩散系数的影响 |
| 4.4 本章结论 |
| 第5章 纳米水桥的其他特性 |
| 5.1 更强电场对水桥形成及扩散系数的影响 |
| 5.2 碳纳米管半径对水桥形成及扩散系数的影响 |
| 5.3 不同水模型对水桥形成及扩散系数的影响 |
| 5.4 碳纳米管的结构修饰对水桥形成的影响 |
| 5.5 盐溶液对水桥形成的影响 |
| 5.6 本章结论 |
| 第6章 双壁纳米管中水分子的毛细扩散研究 |
| 6.1 背景介绍 |
| 6.2 体系搭建及力场参数 |
| 6.3 结果展示 |
| 6.3.1 水分子填充纳米管长度随时间变化 |
| 6.3.2 管口水分子势能差异是管口效应的主要原因 |
| 6.3.3 毛细扩散速度与管口水分子势能梯度之间的关系 |
| 6.3.4 管口水分子的偶极指向分布和氢键个数的径向分布 |
| 6.3.5 双壁纳米管内外管半径差对毛细扩散速度的影响 |
| 6.3.6 电荷修饰对水分子毛细扩散速度的影响 |
| 6.3.7 单壁纳米管中水分子的动力学特性 |
| 6.3.8 两种不同的Plug设置对水分子毛细扩散的影响 |
| 6.4 本章结论 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 内容提要 |
| 7.2 论文总结 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）10-297K宽温域下的碳纳米管海绵导热性能实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和目的 |
| 1.2 碳纳米管 |
| 1.3 碳纳米管海绵概述 |
| 1.3.1 碳纳米管宏观体的简介 |
| 1.3.2 碳纳米管海绵的制备 |
| 1.3.3 碳纳米管海绵的性能 |
| 1.4 多孔材料概述 |
| 1.4.1 多孔材料概念及分类 |
| 1.4.2 多孔材料的表征方法 |
| 1.5 多孔材料的导热机制 |
| 1.5.1 多孔材料导热过程 |
| 1.5.2 有效导热系数 |
| 1.6 碳泡沫材料导热性能研究进展 |
| 1.7 本文研究的主要内容 |
| 第2章 碳纳米管海绵的热物性表征方法 |
| 2.1 多孔材料热性能的研究方法 |
| 2.1.1 稳态测量法 |
| 2.1.2 瞬态测量法 |
| 2.2 瞬态电热测量技术(TET) |
| 2.2.1 实验原理 |
| 2.2.2 热辐射影响的去除 |
| 2.3 稳态电热测量技术(SET) |
| 2.4 实验测量误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 碳纳米管海绵导热性能实验 |
| 3.1 实验过程介绍 |
| 3.1.1 实验材料 |
| 3.1.2 实验仪器 |
| 3.1.3 实验步骤 |
| 3.2 数据处理 |
| 3.2.1 碳纳米管海绵室温下热性能实验 |
| 3.2.2 碳纳米管海绵低温下热性能实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 碳纳米管海绵热性能分析和残缺程度 |
| 4.1 碳纳米管海绵的低导热系数 |
| 4.1.1 碳纳米管海绵的导热机制 |
| 4.1.2 声子散射机制 |
| 4.2 碳纳米管海绵导热性能的低温效应 |
| 4.2.1 样品热扩散系数随温度变化规律 |
| 4.2.2 样品导热系数和比热随温度变化规律 |
| 4.3 碳纳米管海绵的结构缺陷 |
| 4.3.1 阻温系数 |
| 4.3.2 碳纳米管海绵缺陷程度和晶体尺寸 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
四、双壁碳纳米管与定向碳纳米管的储氢性能比较研究（论文参考文献）
- [1]垂直取向石墨烯边缘能质传递强化机理及能源应用[D]. 徐晨轩. 浙江大学, 2021(01)
- [2]基于分子动力学模拟碳纳米管压缩和回弹性能研究[D]. 蔡运功. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [3]一维受限的乙醇及碳化硅纳米管储氢的研究[D]. 陈秀婷. 燕山大学, 2021
- [4]半导体性碳纳米管薄膜的可控沉积及高性能晶体管阵列构建[D]. 杨竹. 燕山大学, 2021
- [5]基于丝网印刷技术的多基底硫化氢电化学传感器研究[D]. 沈费宸. 上海第二工业大学, 2021(08)
- [6]基于高弹性三维石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及应用研究[D]. 程海泉. 南京邮电大学, 2021
- [7]静电喷涂制备环氧导电涂层的性能研究[D]. 李光照. 西安理工大学, 2021(01)
- [8]火焰法合成碳基纳米材料及其电化学性能研究[D]. 李珊珊. 太原理工大学, 2021(01)
- [9]碳纳米管间水分子扩散与操控的理论研究[D]. 鲁扬超. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [10]10-297K宽温域下的碳纳米管海绵导热性能实验研究[D]. 刘心颖. 青岛理工大学, 2021