類似衣袖在手臂上滑動的褶皺失穩(wěn)過程可被看作是在堅硬的剛性基底上對薄膜進行單軸壓縮的模型系統(tǒng),由于曲率效應(yīng),此類模型系統(tǒng)比二維材料在剛性基底上的單軸壓縮更為復(fù)雜。該模型系統(tǒng)在宏觀尺度下已有成熟的研究,通過實驗、計算和理論分析等方法探索了剛性圓柱上的軟殼薄膜滑動問題,并在此過程中揭示了一種后屈曲現(xiàn)象的變化規(guī)律。如今納米科技逐漸進入了人們的視野,石墨烯與其卷曲而成的碳納米管等低維納米材料逐漸被人熟知,納米材料也因優(yōu)異的物理性質(zhì),吸引了科研工作者極大的關(guān)注。本論文以納米材料構(gòu)成的薄膜-基底系統(tǒng)為研究對象,應(yīng)用分子動力學(xué)方法,針對納米管在基底作用下受單軸壓縮模型系統(tǒng)所產(chǎn)生的行為展開研究,分析其變形規(guī)律及力學(xué)機理,提出納米尺度下的薄膜-基底系統(tǒng)模型、軟殼薄膜在基底上單軸壓縮時的褶皺失穩(wěn)過程及非理想化剛性基底在受單軸壓縮薄膜徑向應(yīng)力下的變形行為,獲得以下研究成果:(1)分析了納米尺度下軟膜-基底系統(tǒng)理想模型發(fā)生的平滑-褶皺-成脊-下垂各狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程及三種狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間臨界值的規(guī)律。受壓過程中,納米管首先彎曲成褶皺,進一步的壓縮后完成褶皺到脊的過渡,當(dāng)軸向應(yīng)變增加到第三個臨界值時,脊的隆起高度達到其極...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1宏觀柱狀薄膜基底系統(tǒng)模型(Yangetal.,2018)

的情況。諸如擼起袖子似的不規(guī)律軟殼變形看似比在桌子上雙向壓縮紙張復(fù)雜，但二者實際上都可被描述為一種在剛性基底上對軟膜系統(tǒng)進行單軸壓縮的系統(tǒng)。宏觀尺度下，二維柔軟材料彎曲成管并包裹硬性基底模型已可成功制備，但剛性基底上軟膜彎曲大變形的基本機理仍不清楚。Yang等(Yangetal.....

圖1-2碳的三種天然同位素(Razeghi,2009)

基于納米管的薄膜-基底系統(tǒng)軸壓失穩(wěn)過程與力學(xué)機理研究41.2納米材料的種類1.2.1納米材料的分類納米材料方面科研活動的大量增加使得一些頂級國際組織開始參與并促進納米材料的發(fā)展。國際標(biāo)準組織(ISO)有一個關(guān)于納米材料的標(biāo)準：“具有任何納米級尺度外部尺寸或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的材料。而納米尺....

圖1-3八種碳的同素異形體：(a)金剛石、(b)石墨、(c)藍絲黛爾石、(d)C60、(e)C540、(f)C70、(g)非晶碳、(h)單壁碳納米管Fig.1-3Eightoftheallotropesofpurecarbon:(a)diamond,(b)graphite,(c)lonsdaleite,(d)C60,(e)C540,(f)C70,(g)amorphouscarbon,(h)single-walledcarbonnanotube

基于納米管的薄膜-基底系統(tǒng)軸壓失穩(wěn)過程與力學(xué)機理研究6自然界中找到，已知是隕石撞擊地球時其攜帶的石墨在高溫高壓條件下形成的，其呈棕黃色、半透明，折射率在2.40到2.41之間，比重在3.2到3.3之間；(d)富勒烯：碳球（下文詳細介紹）；(e)非晶碳：密度大、富含sp3雜化的碳原....

圖1-4不同類型的碳納米管Fig.1-4Differenttypesofcarbonnanotubes

基于納米管的薄膜-基底系統(tǒng)軸壓失穩(wěn)過程與力學(xué)機理研究8員打開了新的領(lǐng)域。另外，值得注意的是，這種材料還可被用于生產(chǎn)摻雜堿性金屬(M)的M3C60化合物，這也是碳納米材料的一個重要的突破(Haddonetal.,1991)。正因為有了這些值得探究的狀況，許多有關(guān)摻雜富勒烯的研究正在....

本文編號：3964751