多層カーボン・ナノチューブを利用するナノスケール回転-往復運動変換機構の研究

多壁碳纳米管纳米级旋转-往复运动转换机理研究

基本信息

  • 批准号:
    17656044
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2005 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

分子動力学法により,二層カーボン・ナノチューブ(DWCNT)により構成される,シャフトースリーブモデルの動特性解析を行って,シャフトが回転運動を生じる基本的メカニズムについて検討を加え,つぎのような成果を得た.モデルの基本構造は,閉じた両端部の頂点に水素原子を配して,回転を拘束することなくスラスト力を支持できる内層CNT(シャフト)と,一端面の炭素原子の変位もしくは速度を拘束することができる外層CNT(スリーブ)から成り,スリーブの端面もしくは全面の原子は,設定した温度の熱浴と接触させることができる.A)回転運動に至る過程は,(1)シャフトの偏心した位置への(動的な)移動,(2)微小回転振動の発生,(3)スリーブ-シャフト系の共振に伴う振動の拡大と回転運動の発生の3段階に分けられる.B)(1)は,シャフト-スリーブ間のポテンシャル場が,シャフトが中心にある場合よりも偏心位置にある方が低いことにより生じる.この際,構造的な非軸対称性に起因してシャフトにねじれ変形を生じる.これが回転運動を引き起こす原因となる.C)(2)は,緩やかに分布するスリーブ内のポテンシャル場中で,(1)が動的な過程として生じる結果発生する.振動は,スリーブが熱浴と接している(温度に相当するランダムな振動を受けている)場合に振幅が拡大する.これは,Brownラチェット機構によるものと解釈できる.D)スリーブの面内曲げ剛性は低いために,シャフトの振動に伴うポテンシャル場の変動の影響を受けて,動的たわみ変形が発生する.このスリーブとシャフト間の動的な連成変形は共振し,回転振動の振幅は拡大して,ついには一方向の回転運動に至る.E)この回転運動が持続するかどうかは,シャフトとスリーブの構造(両者のカイラリテイ)と熱浴の温度に依存する.以上の結果から,DWCBTにより形成されるシャフト-スリーブを,ナノスケールの回転モーター,あるいは冷却器としての利用する可能性が開かれたと考えられる.
在分子动态学奖学金定律下,我们执行由两种层碳纳米管(DWCNT)组成的轴向 - leve模型的机械特性,检查导致轴产生旋转运动的基本机制和以下结果该模型的结构是,氢原子在封闭端的两端的顶点上排列,而内层CNT(轴)可以在不限制旋转的情况下支撑推力功率,并且一端的碳原子可以限制外层CNT(袖子),并在设定的温度下与袖子的末端或全部原子接触。 )微观结构振动的发生,(3)与套筒系统的共振和旋转运动产生相关的振动的发展。)(1)是由轴和套筒和套筒之间的电势场较低引起的在轴上的较低的位置,这会导致变形。振幅与热浴接触(随机振动等于温度)时会扩大。与轴的振动相关的磁场,生成动态挠度。运动将最后取决于轴和套筒结构的温度(Kailaritei)和热浴的温度。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chirality dependence of mechanical properties of single-walled carbon nanotubes under axial tensile strain
Energetics of plastic bending of carbon nanotubes
  • DOI:
    10.1103/physrevb.74.165418
  • 发表时间:
    2006-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    H. Mori;S. Ogata;Ju Li;S. Akita;Y. Nakayama
  • 通讯作者:
    H. Mori;S. Ogata;Ju Li;S. Akita;Y. Nakayama
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    星 信彦

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    17H02735
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 2.05万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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知道了