(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210830004.7 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 魏亚东　李伟奇　库睿麒　李兴冀　 (74)专利代理 机构 北京隆源天恒知识产权代理 有限公司 1 1473 专利代理师 鲍丽伟 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/14(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种二维褶皱材 料纳米管性能分析方法 (57)摘要 本发明提供一种二维褶皱材料纳米管性能 分析方法， 包括以下步骤： 将不同宽度的二维褶 皱材料分别沿两个周期方向卷曲， 构建得到不同 管径大小的扶手椅型二维褶皱纳米管和锯齿型 二维褶皱纳米管， 然后对其进行原子弛豫， 获得 稳定的结构； 分别计算纳米管的能带和态密度； 计算不同应力条件下纳米管的能带结构， 分析其 电学行为； 计算纳米管的杨氏模量。 本发明通过 模拟计算方法使二维褶皱材料沿两个不同周期 方向卷曲， 构建得到扶手椅型二维褶皱纳米管和 锯齿型二维褶皱纳米管， 并通过第一性原理计算 方法对构建得到的纳米管电学性质以及应变对 其电学行为的调控进行了系统研究， 能够了解不 同二维褶皱纳米管的性能， 为新材料的设计提供 了思路。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115146413 A 2022.10.04 CN 115146413 A 1.一种二维褶皱材 料纳米管性能分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1、 将不同宽度的二维褶皱材料分别沿两个周期方向卷曲， 构建得到不同管径大 小的扶手椅型二维褶皱纳米管和锯齿型二维褶皱纳米管， 然后对其进行原子弛豫， 获得稳 定的结构； 步骤S2、 分别计算所述扶手椅型二维褶皱纳米管和所述锯齿型二维褶皱纳米管的能带 和态密度； 步骤S3、 计算不同应力条件下， 所述扶手椅型二维褶皱纳米管和所述锯齿型二维褶皱 纳米管的能带 结构， 分析其电学 行为； 步骤S4、 计算所述扶手椅型二维褶皱纳米管和所述锯齿型二维褶皱纳米管的杨氏模 量。 2.根据权利要求1所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 所述二维褶 皱材料包括GeS、 GeSe、 SnS中SnSe的其中一种。 3.根据权利要求2所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 所述步骤S1 中， 采用第一性原理计算软件VASP 基于密度泛函理论采用投影缀加波方法进 行密度泛函理 论计算， 在广义梯度近似Perdew ‑Burke‑Ernzerhof交换泛函下进行原子弛豫。 4.根据权利要求3所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 截断能设置 为450eV， k点网格设置为1 ×1×17， 能量和力的收敛阈值分别设置为10‑4eV和 5.根据权利要求2所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 在所述扶手 椅型二维褶皱纳米管和所述锯齿型二维褶皱纳米管的非周期方向上设置 的真空厚 度。 6.根据权利要求2所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 所述扶手椅 型二维褶皱纳米管包括11 ‑11、 13‑13、 15‑15、 17‑17和19‑19纳米管， 所述锯齿型二维褶皱纳 米管包括1 1‑0、 13‑0、 15‑0、 17‑0和19‑0纳米管。 7.根据权利要求2所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 所述步骤S3 中， 计算所述扶手 椅型二维褶皱纳米管在应 变为‑8％～8％范围内的能带 结构。 8.根据权利要求2所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 所述步骤S3 中， 计算所述锯齿型二维褶皱纳米管在应 变为‑6％～6％范围内的能带 结构。 9.根据权利要求2所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 所述步骤S4 中， 在所述扶手椅型二维褶皱纳米管或所述锯齿 型二维褶皱纳米管的轴向上施加不同的弹 性形变， 并在每个形变过程中对所有原子进行完全弛豫， 得到每个形变时所述扶手椅型二 维褶皱纳米管或所述锯齿 型二维褶皱纳米管的结合能， 对所述弹性形变和所述结合能拟合 曲线即可 得到杨氏模量结果。 10.根据权利要求9所述的二维褶皱材料纳米管性能分析方法， 其特征在于， 所述弹性 形变的范围为 ‑1.75％～1.75％。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115146413 A 2一种二维 褶皱材料纳米管性能分析方 法 技术领域 [0001]本发明涉及模拟计算技术领域， 具体而言， 涉及一种二维褶皱材料纳米管性能分 析方法。 背景技术 [0002]自碳纳米管问世以来， 大量的理论和实验研究成果证明了碳纳 米管拥有丰富多样 的性能。 由于纳米管具有纳米级的尺 寸， 特殊的管状结构和优良的物理化学特性， 使其在纳 米材料级电子元器件的应用领域具有巨大潜力。 [0003]其中， 碳纳 米管从结构上可以视为由二维石墨烯材料验证一定的方向卷曲而成的 材料。 而碳纳米管为二维平面材料卷曲形成的， 目前尚没有二维皱褶材料制得的纳米管 的 相关研究， 对其 性能也没有了解。 发明内容 [0004]本发明解决的问题是如何提供一种二维褶皱材料纳米管的结构设计和性能分析 方法， 研究二维褶皱材 料形成的纳米管的性能， 为 新材料的设计和计算 提供思路。 [0005]为解决上述问题中的至少一个方面， 本发明提供一种二维褶皱材料纳 米管性能分 析方法， 包括以下步骤： [0006]步骤S1、 将不 同宽度的二维褶皱材料分别沿两个周期方向卷曲， 构建得到不 同管 径大小的扶手椅型二维褶皱纳米管和锯齿型二维褶皱纳米管， 然后对其进行原子弛豫， 获 得稳定的结构； [0007]步骤S2、 分别计算所述扶手椅型二维褶皱纳米管和所述锯齿型二维褶皱纳 米管的 能带和态密度； [0008]步骤S3、 计算不同应力条件下， 所述扶手椅型二维褶皱纳米管和所述锯齿型二维 褶皱纳米管的能带 结构， 分析其电学 行为； [0009]步骤S4、 计算所述扶手椅型二维褶皱纳 米管和所述锯齿型二维褶皱纳米管的杨氏 模量。 [0010]优选地， 所述 二维褶皱材 料包括GeS、 GeSe、 SnS或SnSe。 [0011]优选地， 所述步骤S1中， 采用第一性原理计算软件VASP基于密度泛函理论采用投 影缀加波方法进行密度泛函理论计算， 在广义梯度近似Perdew ‑Burke‑Ernzerhof交换泛函 下进行原子弛豫。 [0012]优选地， 截断能设置为450eV， k点网格设置为1 ×1×17， 能量和力的收敛阈值分别 设置为10‑4eV和 [0013]优选地， 在所述扶手椅型二维褶皱纳米管和所述锯齿型二维褶皱纳米管的非周期 方向上设置 的真空厚度。 [0014]优选地， 所述扶手椅型二 维褶皱纳米管包括11 ‑11、 13‑13、 15‑15、 17‑17和19‑19纳 米管， 所述锯齿型二维褶皱纳米管包括1 1‑0、 13‑0、 15‑0、 17‑0和19‑0纳米管。说　明　书 1/4 页 3 CN 115146413 A 3