[发明专利]一种纳米材料弹射加速的方法

说明书

本发明公开了一种纳米材料弹射加速的方法，属于纳米加工技术。本发明首先在开口碳纳米锥的上底面上施加压力，使得开口碳纳米锥获得一定的应变量，将待加速物体放置在开口碳纳米锥上方后，释放开口碳纳米锥上方的压力，开口碳纳米储存的应变能作用在待加速物体上，即可实现对纳尺度物质的加速。本发明方法可以通过控制碳纳米锥的压缩量的方法，实现对待加速物体的速度的控制，达到不同环境下的使用要求，且能够实现纳米粒子从低于100m/s到1800m/s的速度变化。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料弹射加速的方法，属于纳米加工技术。

背景技术

随着纳米技术的发展，以及各类的物理、化学方法不断被研发，研究人员获得纳米产品的方法一般是通过试剂反应、材料生长、烧制、气相沉积等方式获得所需要的纳米材料的雏形，再配以超精密的加工手段进行加工来得到的。出于纳米尺度的加工技术要求，开始对纳米尺度的驱动装置产生需求。在纳米尺度下，对于驱动装置的要求和宏观状态下的驱动装置要求不一样，其中最大的区别就是驱动物质的达到高速运动的方式，一般来说宏观驱动装置，例如枪驱动子弹的速度，高速达到300m/s至1000m/s需要借助火药爆炸等，在微观尺度下，则需要更多地考虑一些特殊材料的特殊性质使得纳尺度物质达到高速，这类特殊材料具备能够超过1000m/s的能力，同时待加速物体具有大的速度调节区间。在纳米微孔制造、药物运输、微纳电子领域普遍以待加速物体被高速驱动为主，待加速物体的速度经常需要达到1000m/s或以上。

随着碳纳米管和碳纳米锥的发现以及其研究的深入，其特殊的力学性质和电学性质使得其在纳米电子元器件、纳米机器人、场发射器件等方面的应用越来越多，其中利用碳纳米材料的电学性质和力学性质作为动力驱动装置是引发了较多的关注。存在基于电荷在碳纳米管的不均匀分布的电学特性来驱动纳尺度物质的加速器，例如纳米枪，依靠的是包裹着富勒烯或者小型碳纳米管的外层碳纳米管正电荷分布的不均匀，激发内部的富勒烯或者小的碳纳米管获得高速进行运动的性质，富勒烯或者小型碳纳米管获得的最高速度超过1000m/s，其具体的弹出速度主要依靠碳纳米管电荷分布的密度来定。但是，一般来讲，电荷密度的控制并不那么容易，因此会导致待加速物体弹出的速度较难进行精准控制，此外，对外层碳纳米管输入正电荷的方法也较为复杂。关于碳纳米材料力学性质作为动力驱动装置主要存在于碳纳米管坍缩过程当中，能够依靠范德华力将待加速物体进行加速作用，但是范德华力较难控制，使得该加速装置在速度调节上存在也一定的困难。

发明内容

【技术问题】

现有纳米驱动装置存在待加速物体的弹出速度较难控制且加速器制备方法复杂等问题。

【技术方案】

为了解决上述问题，本发明提供了一种利用开口碳纳米锥的力学性质为纳尺度材料进行弹射加速的方法，通过机械的方式，利用碳纳米锥回复变形时候能够瞬间释放其储存的应变能的特点，实现富勒烯等纳尺度物体进入高速状态的目的，并且可以通过对碳纳米锥压缩量的控制，实现对待加速物体的速度的控制，达到不同环境下的使用要求。

具体的，本发明首先提供了一种纳米材料弹射加速的方法，所述方法为：首先在开口碳纳米锥的上底面上施加垂直向下的压力，使得开口碳纳米锥获得一定的应变能，再将待加速物体放置在开口碳纳米锥上方后，释放开口碳纳米锥上方的压力，开口碳纳米锥储存的应变能作用在待加速物体上，即可实现对纳尺度物质的加速。

在本发明的一种实施方式中，所述开口碳纳米锥即碳纳米圆台(用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分叫做圆台)。

在本发明的一种实施方式中，所述开口碳纳米锥位于基底上，所述基底为石英、硅片等。

在本发明的一种实施方式中，所述待加速物体为富勒烯或闭口碳纳米管。

在本发明的一种实施方式中，所述闭口碳纳米管为两端封口的碳纳米管，其总长度不超过开口碳纳米锥高度的35％。