Исследование одностенных и двустенных углеродных нанотрубок при давлениях до 50 ГПа : магистерская диссертация

• Main Authors: Соколовский, Д. Н., Sokolovsky, D. N.
• Other Authors: Волкова, Я. Ю.
• Format: Dissertation
• Language: ru
• Published: 2015
• Subjects: MASTER'S THESIS; CARBON NANOTUBES; STRUCTURAL TRANSITIONS; HIGH PRESSURES; МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ; УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ; СТРУКТУРНЫЙ ПЕРЕХОД; ВЫСОКИЕ ДАВЛЕНИЯ
• Online Access: http://hdl.handle.net/10995/34818

The aim of this work was experimental study of features of high pressure influence onto tows of double-walled and single-walled carbon nanotubes. The structural transitions for carbon nanotubes subjected to external pressure with changes in the cross section of nanotubes were discovered by the method of molecular dynamics simulation and experimentation study. At higher pressures observed polymerization of carbon nanotubes. In the first section, an overview of current concepts about the structure of single-walled and multi-walled nanotubes and their electrical and mechanical properties are shown, as well as the methods of experimental study of the structure and properties are listed. Raman spectroscopy as one of the most sensitive and informative methods of research of carbon materials has been allocated in a separate paragraph. In the "EXPERIMENTAL" basic characteristics and principle of operation of two used in the work settings: press for creation high pressures and the displays system of the Raman confocal microscope WiTecAlpha AR + 300 have been described. The main conclusions:  Features on the curve of the electrical resistance dependence from the pressure of single-walled CNT correspond to known structural transitions in nanotubes related to changes in the cross section of nanotubes, found at 2 and 7 GPa. The pressure of 50 GPa is not critical for the investigated samples of single-walled nanotubes.  Similar features are found on the curve of the pressure resistance of double-walled CNT at 2 and 21 GPa. It was found that the resistance feature of about 24 GPa associated with the destruction of the external nanotubes structure of the double-walled nanotube. Thus, the assumption of a two-stage mechanism of destruction of double-wall CNT large diameter confirmed.  50 GPa pressure is critical for the investigated double -walled nanotubes. Based on the results, it can be concluded about the destruction of the double-walled CNT is happening at a pressure of 50 GPa. Those data allow us to judge the partial polymerization of double-walled CNT reaching the critical pressure of 50 GPa. === Целью работы являлось экспериментальное исследование особенностей воздействия высокого давления на жгуты двустенных и одностенных углеродных нанотрубок. Методами молекулярно-динамического моделирования и экспериментальным путем были обнаружены структурные переходы для углеродных нанотрубок подвергнутых внешнему давлению, связанные с изменением поперечного сечения нанотрубок. При более высоких давлениях наблюдалась полимеризация углеродных нанотрубок. В первом разделе приведен обзор современных представлений о структуре однослойных и многослойных нанотрубок, их электрических и механических свойствах, а также перечислены методы экспериментального исследования их структуры и свойств. В отдельный пункт была выделена спектроскопия комбинационного рассеяния света, как один из наиболее чувствительных и информативных методов исследования углеродных материалов. В разделе «МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА» были описаны основные характеристики и принцип работы двух использовавшихся в работе установок: пресса для создания высоких давлений и системы отображающей конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния WiTecAlpha 300 AR+. Основные выводы работы:  Обнаружены особенности на кривой зависимости электросопротивления от давления одностенных УНТ при 2 и 7 ГПа, соответствующие известным структурным переходам в нанотрубках, и связанные с изменением сечения нанотрубок. Давление 50 ГПа не является критическим для исследованного образца одностенных УНТ.  Обнаружены аналогичные особенности на кривой зависимости сопротивления от давления двустенных УНТ при 2 и 21 ГПа. Было установлено, что особенность сопротивления около 24 ГПа связана с разрушением внешних нанотрубок в структуре двустенных УНТ. Таким образом, подтверждается предположение о двухступенчатом механизме разрушения двустенных УНТ большого диаметра.  Давление 50 ГПа является критическим для исследованных двустенных УНТ. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о происходящем разрушении ДУНТ при давлении 50 ГПа. Те же данные позволяют судить о частичной полимеризации двустенных УНТ при достижении критического давления 50 ГПа.