本文關(guān)鍵詞：石墨烯力學(xué)性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： 石墨烯 裂紋 晶界 強(qiáng)度 彈性模量 分子動(dòng)力學(xué)模擬 納米壓痕 單軸拉伸

【摘要】：石墨烯是僅有單原子厚度的二維蜂窩狀晶體,具有優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì),是目前自然界中發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最高的材料。但是,當(dāng)前常用制備方法得到的石墨烯通常含有晶界、裂紋和其它拓?fù)淙毕?這些缺陷的存在將嚴(yán)重影響石墨烯的力學(xué)性質(zhì)。通過實(shí)驗(yàn)方法來直接測量石墨烯的力學(xué)性質(zhì)難度比較大,與之相比,分子動(dòng)力學(xué)方法不僅可以模擬和預(yù)測石墨烯的各種力學(xué)性質(zhì),而且可以從原子尺度觀察模擬過程中的力學(xué)行為及其破壞機(jī)制,已成為研究石墨烯力學(xué)性質(zhì)的常用方法之一。本文在前兩章分別簡單介紹了石墨烯材料和分子動(dòng)力學(xué)方法,論文主要研究工作包括兩方面,在第三和第四章分別討論。第三章主要研究了含有晶界并且在晶界方向含有預(yù)裂紋的石墨烯的力學(xué)性質(zhì)。通過對(duì)預(yù)生成的石墨烯在其晶界和裂紋的垂直方向進(jìn)行單軸拉伸,得到了應(yīng)力-應(yīng)變曲線,分析了不同裂紋尖端的納觀結(jié)構(gòu)對(duì)其力學(xué)性質(zhì)的影響,重點(diǎn)研究了裂紋和晶界長度對(duì)石墨烯力學(xué)性質(zhì)的定量影響。第四章主要研究了多晶石墨烯的力學(xué)性質(zhì)及其尺寸效應(yīng)。分別利用納米壓痕和單軸拉伸分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法對(duì)多晶石墨烯進(jìn)行加載,得到其彈性模量和破壞強(qiáng)度等主要力學(xué)性質(zhì),重點(diǎn)探討了兩種測量方法對(duì)于多晶石墨烯彈性模量和破壞強(qiáng)度的預(yù)測是否存在差異、多晶石墨烯的力學(xué)性質(zhì)是否依賴于其晶粒大小、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是否影響固定晶粒大小的多晶石墨烯的力學(xué)性質(zhì)等問題。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 裂紋 晶界 強(qiáng)度 彈性模量 分子動(dòng)力學(xué)模擬 納米壓痕 單軸拉伸
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 石墨烯的簡介11-14
• 1.1.1 石墨烯的基本結(jié)構(gòu)12
• 1.1.2 石墨烯的主要性能12-13
• 1.1.3 石墨烯的應(yīng)用前景13-14
• 1.2 石墨烯力學(xué)性質(zhì)的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 本文的主要工作18-20
• 2 分子動(dòng)力學(xué)方法20-35
• 2.1 基本原理和計(jì)算方法20-21
• 2.2 原子間的相互作用勢21-24
• 2.2.1 AIREBO勢函數(shù)23-24
• 2.2.2 Lennard-Jones勢函數(shù)24
• 2.3 Verlet數(shù)值積分算法24-25
• 2.4 Nose-Hoover溫度控制方法25-27
• 2.5 LAMMPS軟件在研究石墨烯力學(xué)性質(zhì)方面的應(yīng)用27-33
• 2.5.1 參數(shù)單位的選擇27-28
• 2.5.2 力學(xué)參數(shù)的計(jì)算28-30
• 2.5.3 模擬方法30
• 2.5.4 單晶石墨烯的弛豫30-32
• 2.5.5 單晶石墨烯的單軸拉伸模擬32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-35
• 3 裂紋對(duì)含有晶界的石墨烯的力學(xué)性質(zhì)的影響35-49
• 3.1 模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的生成37-38
• 3.2 模擬方法與過程38
• 3.3 結(jié)果分析38-47
• 3.3.1 向錯(cuò)偶極子模型38-41
• 3.3.2 晶界位錯(cuò)與裂紋尖端位置關(guān)系對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響41-44
• 3.3.3 晶界處位錯(cuò)密度對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響44-46
• 3.3.4 裂紋長度對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 4 多晶石墨烯力學(xué)性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)研究49-66
• 4.1 Voronoi方法生成的多晶石墨烯50-52
• 4.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬52-55
• 4.2.1 納米壓痕模擬52-53
• 4.2.2 單軸拉伸模擬53-55
• 4.3 結(jié)果分析55-64
• 4.3.1 納米壓痕的理論模型55-57
• 4.3.2 納米壓痕模擬的力-壓痕深度關(guān)系57-58
• 4.3.3 單軸拉伸模擬的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系58-59
• 4.3.4 納米壓痕與單軸拉伸結(jié)果的對(duì)比59-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 5 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-79
• 作者簡介79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 趙靜;張廣宇;時(shí)東霞;;Review of graphene-based strain sensors[J];Chinese Physics B;2013年05期

2 宋洪松;楊程;劉大博;;石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的介電性能研究[J];功能材料;2012年09期

3 文玉華,朱如曾,周富信,王崇愚;分子動(dòng)力學(xué)模擬的主要技術(shù)[J];力學(xué)進(jìn)展;2003年01期

，

本文編號(hào)：837362