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自碳纳米管和硅纳米管/线被发现以来,以其特殊的力电特性引起了科学家广泛的关注。特别是在运用压力传感器方面,可以显著提高传感器的灵敏度和量程。因此,本文以碳纳米管和硅纳米管/线为研究对象,使用分子动力学方法和压电理论分析了新型的碳纳米管和硅纳米管/线压力传感器的各项力电性能。研究内容和结果包含以下几个方面:(1)首先本文提出了一种新型的碳纳米管压力传感器。将作用在压力传感器顶板上微小的力,通过连接柱的放大作用,传递到碳纳米管,使碳纳米管在局部接触的高压力下发生偏移。并对比了碳纳米管压力传感器与石墨烯纳米带压力传感器。获得了不同温度下两种手性碳纳米管及石墨烯纳米带的临界抗弯强度。结果表明:在同样的温度下,扶手型碳纳米管的抗弯强度大于螺旋型碳纳米管和石墨烯纳米带的。常温下石墨烯纳米带压力传感器的最大灵敏度是碳纳米管压力传感器最大灵敏度的五倍,但碳纳米管压力传感器的量程范围是石墨烯纳米带压力传感器量程范围的两倍。压力传感器的灵敏度,量程范围以及电导率变化都随着环境温度的升高而下降。(2)其次对碳纳米管束压力传感器进行了研究探讨。碳纳米管束的临界抗弯强度随温度的升高而降低。碳纳米管束的临界抗弯强度和单根单壁碳纳米管类似,受直径的影响不大。管束在弯曲作用下,其管壁与管壁间的原子会相互成键降低其抗弯强度,从而导致管束的临界抗弯强度约为单根管的80%左右。碳纳米管束的临界抗弯强度和断裂应变要小于单根单壁碳纳米管的,碳纳米管束压力传感器的灵敏度及电导率变化都要小于单根单壁碳纳米管压力传感器。(3)最后对硅纳米管/线压力传感器进行了研究探讨。重点预测了不同温度及直径等因素对压力传感器量程,灵敏度和电导率的影响。从原子尺度分析了硅纳米管/线在压力作用下其原子结构的演变。在弯曲作用下,硅纳米线在各个温度范围内临界抗弯强度都高于硅纳米管的,硅纳米管/线的临界抗弯强度皆随着温度的升高而急剧降低。在相同温度下sp2杂化的硅纳米管(SiNP)的临界抗弯强度要高于sp3杂化的硅纳米管(SiNT),而硅纳米线的临界抗弯强度高于两种硅纳米管。硅纳米管/线的抗弯强度与其管径关系不大。硅纳米线压力传感器的量程范围要大于硅纳米管压力传感器的。在相同压力作用下sp3杂化的硅纳米管的灵敏度要高于硅纳米线及sp2杂化的硅纳米管。由于sp3杂化的硅纳米管是中空的管状结构且结构稳定,因此SiNP运用在压力传感器中具有更好的电子传输特性和更快的响应速度。随着温度的升高压力传感器的灵敏度和量程范围以及电导率变化随之下降。