Based on a self-similar array model, we systematically investigated the axial Young’s modulus (Yaxis) of single-walled carbon nanotube (SWNT) arrays with diameters from nanometer to meter scales by an analytical approach. The results show that the Yaxis of SWNT arrays decreases dramatically with the increases of their hierarchy number (s) and is not sensitive to the specific size and constitution when s is the same, and the specific Young’s modulus Yaxiss is independent of the packing configuration of SWNTs. Our calculations also show that the Yaxis of SWNT arrays with diameters of several micrometers is close to that of commercial high performance carbon fibers (CFs), but the Yaxiss of SWNT arrays is much better than that of high performance CFs.

1.
2.
N. G.
Chopra
and
A.
Zettl
,
Solid State Commun.
105
,
297
(
1998
).
3.
A.
Thess
,
R.
Lee
,
P.
Nikolaev
,
H. J.
Dai
,
P.
Petit
,
J.
Robert
,
C. H.
Xu
,
Y. H.
Lee
,
S. G.
Kim
,
A. G.
Rinzler
,
D. T.
Colbert
,
G. E.
Scuseria
,
D.
Tománek
,
J. E.
Fishcher
, and
R. E.
Smalley
,
Science
273
,
483
(
1996
).
4.
C
Journet
,
W. K.
Maser
,
P.
Bernier
,
A.
Loiseau
,
M. Lamy
De La Chapelle
,
S.
Lefrant
,
P.
Deniard
,
R.
Lee
, and
J.
Fischer
Nature
388
,
756
(
1997
).
5.
H. M.
Cheng
,
F.
Li
,
X.
Sun
,
S. D.M.
Brown
,
M. A.
Pimenta
,
A.
Marucci
,
G.
Dresselhaus
, and
M. S.
Dresselhaus
,
Chem. Phys. Lett.
289
,
602
(
1998
).
6.
C.
Liu
,
H. M.
Cheng
,
H. T.
Cong
,
F.
Li
,
G.
Su
,
B. L.
Zhou
, and
M. S.
Dresselhaus
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
12
,
1190
(
2000
).
7.
B.
Vigolo
,
A.
Penicaud
,
C.
Coulon
,
C.
Sauder
,
R.
Pailler
,
C.
Journet
, and
P.
Poulin
,
Science
290
,
1331
(
2000
).
8.
H. W.
Zhu
,
C. L.
Xu
,
D. H.
Wu
,
B. Q.
Wei
,
R.
Vajtai
, and
P. M.
Ajayan
,
Science
296
,
884
(
2002
).
9.
A. B.
Dalton
,
S.
Collins
,
E.
Munoz
,
J.
Razal
,
V. H.
Ebron
,
J. P.
Ferraris
,
J. N.
Coleman
,
B. G.
Kim
, and
R. H.
Baughman
,
Nature
423
,
703
(
2003
).
10.
L. M.
Ericson
,
H.
Fan
,
H.
Peng
,
V. A.
Davis
,
W.
Zhou
,
J.
Sulpizio
,
Y.
Wang
,
R.
Booker
,
J.
Vavro
,
C.
Guthy
,
A. N.G.
Parra-Vasquez
,
M. J.
Kim
,
S.
Ramesh
,
R.
Saini
,
C.
Kittrell
,
G.
Lavin
,
H.
Schmidt
,
W. W.
Adams
,
W. E.
Billups
,
M.
Pasquali
,
W.-F.
Hwang
,
R. H.
Hauge
,
J. E.
Fischer
, and
R. E.
Smalley
,
Science
305
,
1447
(
2004
).
11.
J. P.
Salvetat
,
G. A.D.
Briggs
,
J. M.
Bonard
,
R. R.
Bacsa
,
A. J.
Kulik
,
T.
Stöckli
,
N. A.
Burnham
, and
L.
Forró
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
944
(
1999
).
12.
F.
Li
,
H. M.
Cheng
,
S.
Bai
,
G.
Su
, and
M. S.
Dresselhaus
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
3161
(
2000
).
13.
M. F.
Yu
,
B. S.
Files
,
S.
Arepalli
, and
R. S.
Rouff
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
5552
(
2000
).
14.
A.
Kis
,
G.
Csányi
,
J. P.
Salvetat
,
T. N.
Lee
,
E.
Couteau
,
A. J.
Kulik
,
W.
Benoit
,
J.
Brugger
, and
L.
Forró
,
Nat. Mater.
3
,
153
(
2004
).
15.
P. M.
Ajayan
and
F.
Banhart
,
Nat. Mater.
3
,
135
(
2004
).
16.
T. W.
Ebbesen
,
H.
Hiura
,
J.
Fujita
,
Y.
Ochiai
,
S.
Matsui
, and
K.
Tanigaki
,
Chem. Phys. Lett.
209
,
83
(
1993
).
17.
C. H.
Sun
,
F
Li
,
C. G.
Liu
,
G. Q.
Lu
, and
H. M.
Cheng
.
Appl. Phys. Lett.
86
,
203106
(
2005
).
18.
C. H.
Sun
,
L. C.
Yin
,
F.
Li
,
G. Q.
Lu
, and
H. M.
Cheng
.
Chem. Phys. Lett.
403
,
343
(
2005
).
19.
S. B.
Sinnott
,
O. A.
Shenderova
,
C. T.
White
, and
D. W.
Brenner
,
Carbon
36
,
1
(
1998
).
20.
D. H.
Robertson
,
D. W.
Brenner
, and
J. W.
Mintmire
.
Phys. Rev. B
45
,
12592
(
1992
).
21.
R.
Saito
,
G.
Dresshaus
, and
M. S.
Dresshaus
,
Physical Properties of Carbon Nanotubes
(
Imperial College Press
, London,
1998
).
22.
B. C.
Edwards
,
NIAC Phase I Final Report
, www.niac.usra.edu/studies under Edwards: Phase I under Final Report,
2000
.
You do not currently have access to this content.