第1章 碳纳米管的结构 1
1.1 碳纳米管的发现 1
1.2 碳纳米管的结构 4
1.2.1 单壁碳纳米管的结构 6
1.2.2 多壁碳纳米管的结构 13
1.3 碳纳米管的性能 17
1.3.1 力学性能 18
1.3.2 电学性能 21
1.3.3 光学性能 23
1.3.4 导热性能 24
1.3.5 纳米尺度形成的超微结构 25
1.4 碳纳米管的制备 26
1.4.1 电弧法 26
1.4.2 化学气相沉积法 28
1.4.3 激光蒸发法 29
1.4.4 碳纳米管制备的最新进展 31
第2章 模拟方法和基础理论 38
2.1 蒙特卡罗方法 39
2.2 分子动力学方法 40
2.2.1 分子动力学模拟的前期处理 41
2.2.2 每个原子所受的合力 43
2.2.3 牛顿运动方程求解 46
2.2.4 分子动力学模拟常用的系综和对温度的控制 49
2.2.5 物理量的无量纲化 52
2.2.6 分子动力学模拟的实施 53
2.3 密度泛函理论 54
2.4 模拟软件 56
2.4.1 Material Studio软件 57
2.4.2 Gaussian软件 58
2.4.3 VASP 58
第3章 碳纳米管的毛细和润湿 62
3.1 碳纳米管的毛细和润湿作用 62
3.2 碳纳米管的毛细作用方程 64
3.2.1 Young方程 64
3.2.2 Laplace方程 65
3.3 碳纳米管润湿性的尺度效应理论研究 70
3.3.1 理论研究 70
3.3.2 单粒子近似密度泛函计算研究 72
3.4 金属团簇与大管径碳纳米管的润湿问题的密度泛函研究 78
3.4.1 理论分析 81
3.4.2 密度泛函计算 82
3.5 碳纳米管的接触角经验公式证明 85
3.6 碳纳米管中流体动力学的Tolman效应 89
3.6.1 水的表面张力尺度效应的计算公式 90
3.6.2 压力变化的计算 92
3.7 碳纳米管薄膜可控润湿性能研究获新进展 94
第4章 碳纳米管的填充 102
4.1 碳纳米管中的填充 102
4.1.1 碳纳米管的原位填充 104
4.1.2 碳纳米管的物理填充 108
4.1.3 其他填充方法 113
4.2 分子动力学模拟碳纳米管内物质构型 115
4.2.1 碳纳米管的管径和手性对管内物质构型的影响 115
4.2.2 温度对氩团簇构型的影响 121
4.2.3 氩团簇的初始位置对构型的影响 125
4.2.4 碳纳米管的长度对平衡构型的影响 127
4.2.5 讨论 129
4.3 Ni原子链填充碳纳米管的第一性原理计算 130
4.3.1 形成能 131
4.3.2 电子结构 133
4.3.3 磁性 135
4.4 碳纳米管填充技术应用及其展望 136
第5章 碳纳米管的应用 140
5.1 电极材料方面的应用 141
5.1.1 超级电容器（电双层电容器） 141
5.1.2 锂离子电池 143
5.2 氢气存储 145
5.3 电子器件 147
5.3.1 纳米电子器件 147
5.3.2 电子材料 150
5.4 纳米制造技术方面的应用 152
5.4.1 纳米机械 152
5.4.2 碳纳米管复合材料 153
5.4.3 扫描探针显微镜探针 154
5.5 场致发射平板显示器 156
5.6 生物医学方面的应用 157
5.6.1 药物载体系统及生物传感器 157
5.6.2 促进骨组织修复生长和神经再生 160
5.6.3 碳纳米管材料的生物相容性与安全性问题 161
第6章 石墨烯与非碳纳米管简介 166
6.1 石墨烯 166
6.1.1 石墨烯的发现 166
6.1.2 石墨烯的结构 167
6.1.3 石墨烯的制备 168
6.1.4 石墨烯的性质 170
6.1.5 石墨烯的应用 173
6.2 非碳纳米管 176
6.2.1 非碳纳米管的制备 176
6.2.2 硫族化合物纳米管 177
6.2.3 V族化合物纳米管 180
6.2.4 氧化物纳米管 182
第7章 碳纳米材料 186
7.1 碳纳米材料发展简史 186
7.2 碳纳米材料的分类 189
7.2.1 纳米金刚石 191
7.2.2 碳纳米洋葱 193