单壁碳纳米管薄膜的致密化：介观离散单元法模拟与实验验证
材料科学
2025-01-29 v1
摘要
从气溶胶化学沉积反应器中收集到的纳米级超薄单壁碳纳米管（CNT）薄膜因其广阔的应用前景而备受关注。对这些原始薄膜进行致密化是调控其力学、电子和光学性质的重要途径。为阐明导致性质变化的微观结构层面的重组过程，我们开展了大规模的基于矢量的介观离散单元法模拟，并结合滴铸挥发性液体处理所得原始与致密化薄膜的电子显微镜与光谱椭偏表征。与显微镜观察一致，具有有限厚度的原始CNT薄膜被建模为自组装的CNT网络，由缠结的树枝状束组成，其分支可延伸至单根CNT。对薄膜进行单轴压缩模拟揭示了一个超软致密化区间，可延伸至约75%应变，该应变很可能由蒸发过程中液体表面张力所产生的表面张力实现。卸载后，预压缩样品演化为均匀致密化薄膜，其厚度值取决于预压缩程度和样品微观结构。光谱椭偏所证实的厚度显著减小，归因于100 nm尺度上发生的底层结构变化，包括最细树枝状分支的拉链式闭合。
引用
@article{arxiv.2008.13046,
title = {Densification of Single-Walled Carbon Nanotube Films: Mesoscopic Distinct Element Method Simulations and Experimental Validation},
author = {Grigorii Drozdov and Igor Ostanin and Hao Xu and Yuezhou Wang and Traian Dumitrică and Artem Grebenko and Alexey P. Tsapenko and Yuriy Gladush and Georgy Ermolaev and Valentyn S. Volkov and Sebastian Eibl and Ulrich Rüde and Albert G. Nasibulin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13046},
year = {2025}
}
备注
12 figures