锐钛矿型TiO2纳米管拉伸性能的分子动力学研究

编号：CPJS06369

篇名：锐钛矿型TiO2纳米管拉伸性能的分子动力学研究

作者：杨康 杨亮 林仕伟

关键词： 分子动力学 TIO2纳米管 拉伸变形 手性角

机构： 海南大学材料科学与工程学院

摘要： 由于TiO2纳米管具有优秀的化学稳定性、超高的表面积及量子尺寸效应,并在储氢、光催化、能源存储及生物医药等领域广泛使用。大量学者已经对TiO2纳米管的电学、光学、电化学及生物相容性等性质进行了充分的研究,但对TiO2纳米管的力学性质研究相对缺乏。本文采用分子动力学方法研究了不同手性的TiO2纳米管随温度变化的力学性能。模拟结果表明,手性角θ分别为36.49°和0°的TiO2纳米管随温度升高,抗拉强度按指数衰减;手性角θ分别为10.47°、20.29°和90°的TiO2纳米管随温度升高,抗拉强度出现先减小后增大的现象。经原子尺度结构分析可知,TiO2纳米管随手性不同而表现出的力学性质是由于在拉伸过程中随应变量增大TiO2纳米管出现Simple Cubic、BCC、FCC和HCP相结构且与各相结构所占比例直接相关。拉伸后不同键的断裂对抗拉强度有直接的影响,Ti6C-O3C键的断裂引起抗拉强度的减小,Ti5C-O3C键的断裂引起抗拉强度先减小后增大。