奈米碳管強度及勁度之估測

Abstract

摘要 題 目: 奈米碳管強度及勁度之估測 研 究 生: 侯彥嘉 指導教授: 胡潛濱 奈米碳管為目前新興的補強材料，它具有優秀的機械性質，如高強度、高韌性、重量輕等特性；本文主要結合有限元素法及分子動力學去估測其機械性質，參考相關文獻提出的方法並做修改。文中使用有限元素軟體ANSYS裡樑元素來模擬連結相鄰兩碳原子之共價鍵，導入modified Morse potential 為共價鍵中的勢能函數，而層間凡德瓦力則模擬成彈簧元素。藉由非線性樑理論推導出樑元素之材料性質，再由軟體模擬碳管並計算整體的機械性質及估測整體強度。從結果得知，不同形態的單壁奈米碳管其楊氏係數約為1-1 2 TPa左右、浦松比約為0 17-0 25左右，而降伏強度則落在20-30 GPa範圍內。參考其他文獻的數值比較，本文結果有一定程度的吻合；顯示研究方法有相當程度的正確性與可靠性。在極限強度方面，因未考慮Stone-Wales defect 等結構變化，故數值結果皆小於相關文獻。 本文也以有限元素法的觀點在機械性質方面做討論，將模擬共價鍵之樑元素做切割並增加元素量來做收斂性分析，文中也討論奈米碳管的長徑比對機械性質的影響，比較兩者的差異性，其結果確定已收斂(

Date of Award	2014 Aug 14
Original language	Chinese
Supervisor	Chyanbin Hwu (Supervisor)