基于分子動力學和梁模型的受限碳納米管的屈曲行為分析.pdf

1、自從碳納米管(CNTs)被發(fā)現(xiàn)后，因其具有較大的比表面積特性和優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，可以吸收和聯(lián)結各種治療和診斷媒介，如藥物、基因、抗體和生物傳感器等，使得碳納米管在納米生物和納米藥物領域有著巨大的應用潛能。科學家已經證實了CNTs能夠直接穿透并進入紅細胞(cell)，且在人體內無代謝地傳送藥物。但是細胞攝取CNTs具有尺寸要求，CNTs的毒性與其長度有關，所以人們需要了解CNTs與細胞的作用的原理及CNTs在細胞約束作用下的力學穩(wěn)定性。目

2、前人們已經深入研究了碳納米管進入細胞的機理，但是它進入細胞后如何變形知之甚少。為了了解碳管與細胞的相互作用及與它的長度有關的安全性，并進一步推動納米科技在生物醫(yī)學的發(fā)展，研究超長碳管在周圍細胞約束下的穩(wěn)定性為其攝入人體選擇一個合適的長度提供一種參考。
　　本文采用分子動力學(MD)與連續(xù)梁模型相結合的方法，研究了軸向壓縮的受限單壁碳納米管(SWCNT)在不同加載應變率和不同溫度下的屈曲和后屈曲行為，其中，考慮完全固定的、直徑遠大于

3、受限內管的外管作為約束來限制內管運動。
　　MD模擬結果表明，受限碳納米管從開始加載到最后破壞的過程中，總共發(fā)生了兩次屆曲。因為不同的溫度和加載應變率的影響，第一次屈曲的模式發(fā)生轉換:在低溫低應變率時發(fā)生歐拉屈曲，在高溫或高應變率時發(fā)生正弦屈曲。越過歐拉和正弦屈曲后，受限內管粘附外管從而發(fā)生第二次屈曲——螺旋屈曲。為了與MD模擬的結果對比，建立了歐拉梁模型來預測碳納米管的屈曲行為，并給出了受限內管不同屈曲模式臨界應變的解析表達式和