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石墨纸宽和边缘结构的关系

发布时间:2019-07-16  阅读:751次
石墨纸的研究中,石墨纸的结构表征对于材料品质的分析以及物理性能的测量有着重要意义。在目前的石墨纸的实验中,广泛采用的表征手段是电子显微镜,例如原子力显微镜、扫描电子显微镜等。在结构表征中,另外一种重要的表征手段是拉曼光谱。实际上,拉曼光谱已被广泛应用于石墨、碳纳米管等碳素材料的结构表征。然而,该方法现今还很少用到石墨纸的结构表征中。
尽管如此,因其较高的精度以及对材料无损害的特征可能使其成为石墨纸表征的重要手段。为了能够给石墨纸的拉曼谱测量提供更多的理论基础,计算石墨纸的声子色散关系及振动模式密度就显得非常必要。另外一个方面,比热也能够反映低维纳米结构材料声子谱的重要特征。例如,实验测量的单壁碳纳米管的比热在低温时与温度成线性关系,这是由于四个线性的声学支的贡献所致。
此外,单壁碳纳米管的室温比热随着管径的增加而增加并趋近于石墨片的室温比热。这与纳米管的声子色散关系在管径较大时与石墨片的几乎相当有关。与准一维的纳米管类似,人们同样可以预期不同边缘形状和带宽的石墨纸的比热与其特定几何结构有密切关系。因此,研究一维限域效应对于石墨纸的声子模式和热学性质的影响将具有重要意义。本文中,基于晶格动力学理论,利用力常数模型,我们计算了石墨纸的声子色散关系、振动模式密度和比热,探讨了其与石墨纸带宽和边缘结构的关系。
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