碳纳米管液晶行为的实验及机理分析研究
本论文重点研究碳纳米管液晶行为的机理,探索其液晶现象的内在本质.我们基于物理的研究思路-以简单的数学模型揭示深刻的物理意义.我们考查碳纳米管在其较稀的分散液液滴中、室温自然蒸发条件下的自组织,成功地获得了适于碳纳米管的Frank展曲性及弯曲弹性常数(液晶科学的重要物理参数),从而解释了碳纳米管在其蒸发液滴之中自组织、平衡稳定的取向形貌,包括各种各样Frank常数影响下的液晶性缺陷构型.同时,在碳纳米管分散液液滴固化成膜的过程中,碳纳米管(尤其是柔韧性较大的单壁碳纳米管)将比较普遍地呈现环形结构.
我们以碳纳米管自身的弹性特征,将它的液晶性取向及其成环现象统一起来.碳纳米管的高杨氏模量赋予了其较高的弯曲形变参数,并对应相对较低的展曲形变量;这种大小关系之间的竞争,在所观察到的液晶性缺陷行为中表现得淋漓尽致.同样,正是由于纳米碳管自身的弯曲弹性,它可以以环形的几何构型广泛存在.二者同属于碳纳米管的相行为,它们都将对其取向应用的研究很有启发.
实验中,我们对影响碳纳米管在其蒸发液滴之中自组织的各种因素,进行匹配优化,可以确定更为精确的Frank特性参数;从而使液晶性机理的分析探索更为可信和具有说服力.
理论结合实验,一定程度上,我们获得了适于碳纳米管的Frank弹性常数(尤其是弯曲弹性常数)与其杨氏模量E之间探索性的物理关系,并揭示了其液晶行为的内在弹性特征依赖性.
- 作者：
- 常春蕊
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 材料物理与化学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 陈韦
- 关键词：
- 碳纳米管；液晶行为；Frank弹性常数；展曲形变；弯曲形变；碳纳米管环
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