多元協(xié)同納米材料界面的分子動力學模擬研究.pdf

1、“多元協(xié)同納米材料”是本課題組在“二元協(xié)同納米界面材料”基礎(chǔ)上提出的概念，是對二元協(xié)同性和界面材料的推廣與補充。它是以有效地利用化學場、光場、電場、磁場、熱場等外場誘導作用下的非平衡態(tài)協(xié)同效應為前提，以尋求有技術(shù)投產(chǎn)前景的新型納米復合材料為目的，在材料基體基礎(chǔ)上進行多元協(xié)同納米材料界面結(jié)構(gòu)的構(gòu)建?！岸嘣獏f(xié)同納米材料”的界面設(shè)計思想是：當多元組分采取某種特殊的界面協(xié)同后，在微觀和介觀尺度上形成交錯的納米尺寸的性質(zhì)不同的界面相區(qū)，從而使材料

2、具有某種功能。納米石墨微片(NanoG)兼具納米結(jié)構(gòu)、量子禁閉效應、優(yōu)良導電導熱性等特點，有望成為下一代納米電子元件材料，像操控波一樣來操控電子。碳納米管(CNT)因其獨特的結(jié)構(gòu)，在納米電子學、信息、納米機電系統(tǒng)、材料增強、能源等領(lǐng)域有了新的應用突破。樹狀大分子(Dendrimer)在藥物、催化、分子識別等方面的應用已成為目前研究熱點，且在光學、分子電子器件等方面已嶄露頭角。聚吡咯(Ppy)納米管和分子導線對納米器件和分子器件的制造起著

3、關(guān)鍵作用。因此本課題以NanoG、SWCNT、Dendrimer和Ppy 為界面設(shè)計對象，用分子動力學模擬技術(shù)進行了多元協(xié)同納米材料的界面探究、優(yōu)化和設(shè)計的遞進式研究。
　　 本研究主要內(nèi)容搜考啊：⑴從本課題組已制備的“納米石墨薄片/氯化銀/聚吡咯(NanoG/AgCl/Ppy)納米復合材料”入手，以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用分子動力學方法模擬研究了三組分的微觀和介觀界面，得到了材料性能優(yōu)良所必備的界面條件。NanoG 均勻分布在Ppy

4、 中，Ppy 以導電殼層結(jié)構(gòu)修飾AgCl 顆粒，其中Ppy 起著粘合劑的作用，分別與NanoG和AgCl 以強界面結(jié)合。⑵實驗結(jié)果表明樹狀大分子與其他組分可形成可調(diào)界面，因而我們選擇“樹狀大分子/納米石墨薄片/聚吡咯(Dendrimer/NanoG/Ppy)”導電組分，建立其界面材料模型，研究其溫度效應及熱敏開關(guān)機理。均一的分布和適當?shù)陌矊е陆缑娌牧显?60K 時出現(xiàn)高的兼容性；疏散的結(jié)構(gòu)和弱的包覆導致材料在340K和400K 時出現(xiàn)

5、穩(wěn)定但低兼容性結(jié)構(gòu)。Ppy和Dendrimer的界面兼容性對整體材料兼容性至關(guān)重要；NanoG 對界面材料的穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用。Dendrimer/NanoG/Ppy 界面材料通過對各溫度下樹狀大分子的形變控制，可實現(xiàn)熱敏開關(guān)功能。⑶利用樹狀大分子的可調(diào)特性及納米碳管的功能潛質(zhì)，初步嘗試了“樹枝化單壁碳納米管(Dendronized SWCNT)協(xié)同納米材料”的界面設(shè)計。以SWCNT(11,5)為核，接枝樹狀重復單元，形成樹枝化單壁碳納米