碳纳米管中边缘对壁相对运动影响的从头算研究

采用经范德华修正的密度泛函理论，计算了具有长内壁和短外壁的双壁纳米管（DWNTs）的壁间相互作用能，作为描述壁相对旋转和位移的坐标的函数。研究发现，如果至少有一壁是手性的，则波纹的幅度和势能面的形状对亚纳米尺度上较短壁长度的变化以及边缘的原子结构非常敏感。估算了启动短壁相对运动所需的阈值力，以及短壁从扩散运动到自由运动转变发生的温度。还证明了边缘对相称非手性壁的相对旋转势垒有相当大的贡献。对于这类壁，估算了取向熔融温度，即从旋转扩散到自由相对旋转的转变温度。讨论了制造基于纳米管的螺栓/螺母对和纳米轴承的可能性。