以分子動力學模擬探討金奈米管在溫度效應下之扭轉變形行為
錢志回1, 呂盈緒1,2*, 簡賸瑞3
1機械與機電工程學系, 國立中山大學, 高雄市, Taiwan
2產品特性分析處應力熱傳實驗室, 日月光半導體集團研發中心, 高雄市, Taiwan
3義守大學, 材料科學與工程學系, 高雄市, Taiwan
* presenting author:Ying-Xu Lu, email:wind9307086@hotmail.com
在奈米尺度下,因尺寸效應或穿隧效應影響下,材料本身之材料性質和電性會有極大的變化,可帶來多樣不同的應用,故延伸發展出新穎的奈米材料,其中像奈米線、奈米柱…等相關奈米材料,可進一步應用於光學和半導體相關領域。但在製作精密元件的過程中,首先對於在奈米尺度下之機械性質的探討是必需的,目前許多金屬奈米線之材料特性已有相關的研究成果,但中空的金屬奈米管對於扭轉機制尚未了解。故本研究利用分子動力學模擬金奈米管之扭轉行為,主要建立中空的金奈米管模型,以EAM勢能函數來敘述金原子間之作用力,並以奈米管長度和應變率作為變數,個別條件下在不同溫度(10K、100K、300K、500K)進行扭轉試驗模擬,進一步探討在溫度效應下,奈米管長度與應變率的機械性質的變化,和扭轉變形行為的影響。模擬結果方面,在固定溫度下,扭轉之應變率越高,其和最大扭轉角度和扭轉力矩有明顯越大;金奈米管長度方面,長度越高,最大扭轉角度有明顯增加,在整體溫度效應方面,溫度越高與其他條件相較下影響甚大,最大扭轉角度和扭轉力矩明顯降低,另外易在管長中間部位發生初始差排並產生滑移,持續扭轉使差排增生至一定程度,最後在差排最密集處產生緊縮。


Keywords: 金奈米線, 扭轉試驗, 分子動力學