與石墨的單原子層一樣,石墨烯內(nèi)部碳原子的排列方式以sp²雜化成鍵。而多層石墨烯的苯環(huán)結(jié)構(gòu)是由碳原子緊密堆積的方式而形成的周期性結(jié)構(gòu)。它不同的堆垛方式構(gòu)成了一種新型的二維材料（包括AB堆垛、AA堆垛和ABC堆垛等）。由于以上納米結(jié)構(gòu)的特異性形成了其優(yōu)異的性質(zhì),石墨烯可以被應(yīng)用于許多先進(jìn)的材料與器件之中,如液晶觸摸材料、薄膜材料、壓電材料、微型電子器件、儲(chǔ)能材料和復(fù)合材料等。而且由于石墨烯還具有良好的導(dǎo)熱性、極高的強(qiáng)度、高的透明度和大的比表面積。因此,石墨烯在生物傳感器技術(shù)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器、催化劑載體等光學(xué)、電子、信息存儲(chǔ)、能源材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,比如生物傳感技術(shù)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器和催化劑載體等。在本文中,我們將采用分子動(dòng)力學(xué)理論方法,對(duì)多層石墨烯的力學(xué)性能進(jìn)行全面的研究,內(nèi)容如下:1.使用納米壓痕理論模擬計(jì)算了1-19層石墨烯的楊氏模量。結(jié)果表明,當(dāng)層數(shù)較小時(shí),楊氏模量基本保持在1.00 TPa左右。但當(dāng)層數(shù)較大時(shí),楊氏模量呈減小趨勢(shì),層數(shù)對(duì)納米壓痕下得到的楊氏模量影響較大。2.使用拉伸理論計(jì)算了1-19層石墨烯的... 

【文章來(lái)源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：47 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二維材料的結(jié)構(gòu)圖

石墨烯的結(jié)構(gòu)石墨烯不僅僅是一種新型的納米材料，并且其二維結(jié)構(gòu)由碳原子根據(jù)蜂巢緊密的堆積而成，碳原子以由同一層的 1 個(gè) s 軌道與 3 個(gè) p 軌道中的兩個(gè)2雜化的形式與其它碳原子連接成鍵，形成如同苯的六元環(huán)的結(jié)構(gòu)。P 原上剩余的一個(gè)電子構(gòu)成大π鍵，而 sp2雜化鍵構(gòu)成的σ鍵使得石墨烯形成了的模型結(jié)構(gòu)。在不斷的研究中發(fā)現(xiàn)，熱擾動(dòng)可以損壞石墨烯的規(guī)則晶格的式，于是長(zhǎng)期以來(lái)石墨烯的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)不被人們看好。石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)在觀察后發(fā)現(xiàn)，其表面存在彈性的褶皺（圖 1.2（a）），通過(guò)調(diào)控石墨烯的以用來(lái)抵抗原子的熱振動(dòng)，石墨烯材料便可以長(zhǎng)期穩(wěn)定的存在而不被破壞烯的邊緣形式可以被分成兩種類型：之字形邊緣和扶手椅型邊緣（圖 1.2（字形邊緣的石墨烯呈現(xiàn)金屬的性質(zhì)，然而扶手椅型邊緣的石墨烯有時(shí)候?qū)俚男再|(zhì)而有時(shí)候呈現(xiàn)半導(dǎo)體的性質(zhì)。在有輻射作用的環(huán)境中，碳原子重它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)這一事實(shí)，表明之字形邊緣的石墨烯更能穩(wěn)定的存在[25]。

Liu 等人使用密度泛函理論推導(dǎo)出石墨烯的楊氏模量 E= 1.05 TPa，并得到扶手臂型的石墨烯和之字型的石墨烯的拉伸強(qiáng)度分別為 110圖1.3 (a) 懸浮的石墨烯薄膜鋪在有預(yù)制圓孔的基底上的石墨烯薄膜在掃描電子顯微鏡下的圖片；(b) 原子力顯微鏡下非接觸模式下的圖片；(c) 懸浮石墨烯納米壓痕的示意圖；(d) 石墨烯破壞后原子力顯微鏡下的圖片。[28]


本文編號(hào)：3455097