碳纳米管作为一种新兴的特殊纳米材料,从被发现至今的几十年内引起了各国研究者的关注。本文采用分子动力学方法研究了双壁碳纳米管的振荡机理,探究了双壁碳纳米管在拉转耦合情况下的振荡行为。本文的主要结论如下所述:(1)首先探究了双壁碳纳米管的自激发振荡机理,在模拟过程中不对内管施加任何拉出激励和旋转激励,环境温度100K。结果显示两种手性的双壁碳纳米管都可以产生自激发振荡,这表明初始旋转频率不是内管产生自激发振荡的原因。随后在100K温度下,对内管施加不同的初始旋转激励,不施加拉出激励。结果发现两种手性的内管轴向温度随着初始旋转频率的增大而提高,但在振荡过程中内管并没有产生轴向温度梯度效应,所以温度梯度也不是内管产生自激发振荡的原因。自激发条件下,内管产生的轴向振荡是由端末效应、温度和手性共同作用的结果,其中边界效应起了主要作用。(2)其次研究了温度和初始旋转频率对两种手性双壁碳纳米管自激发振荡行为的影响,对内管只施加旋转频率而不施加任何拉出激励。结果表明:两种长度类型的双壁碳纳米管的内管振幅随温度的变化情况一致,公度和非公度双壁碳纳米管的轴向振荡存在势垒,足够高的温度和旋转频率可以突破势垒的约束,当温度超过内管的临界温度,内管的轴向振幅增大到内外管长度差的一半以上。对非公度双壁碳纳米管,当内管的温度上升到临界温度以上,初始选准频率的大小对内管的最大振幅影响很小,当内管温度低于临界温度,初始旋转频率的增加可以使内管振幅发生大的改变。公度双壁碳纳米管的临界温度远大于非公度管的临界温度,在临界温度之下,其只有很小的振幅,临界温度以上,初始旋转频率的增加对振幅的影响不明显。(3)最后研究了两种手性双壁碳纳米管在拉转耦合条件下的振荡行为。在模拟过程中,环境温度为100K,内管都拉出1nm并施加不同旋转频率的激励。对公度双壁碳纳米管而言,在初始旋转频率1~200GHz时,模拟过程中其内管振幅几乎不变,高于或低于此频率范围,其振幅都有明显的衰减。当初始旋转频率超过600GHz后,内管的振幅不再保持稳定。不同初始旋转频率的非公度双壁碳纳米管的振幅变化情况和公度管的情况一致。公度双壁碳纳米管的内管温度值在振荡过程中保持稳定,非公度内管的温度值变化较为剧烈。