發(fā)布時間：2024-04-16 05:45

　　石墨烯是由單層碳原子通過共價鍵結(jié)合而成,具有六方對稱結(jié)構(gòu)的二維晶體材料。目前的理論模擬和實驗研究都表明理想石墨烯具有超高的楊氏模量和極限強度,以及非常優(yōu)異的熱、電、光等性能,并在很多領域都具有極其廣泛的應用前景,是近年來各個領域研究的熱點之一。但目前在實驗室中利用化學氣相沉積法得到的石墨烯,通常是含有眾多晶界和晶粒的多晶石墨烯,因此晶界的存在對石墨烯性能的影響是石墨烯材料應用過程中必須要考慮的一個問題。本文基于改進的分子結(jié)構(gòu)力學方法結(jié)合有限元軟件研究雙晶石墨烯的力學性能和變形機理,探索晶界對石墨烯力學性能的影響。基于晶體位錯理論構(gòu)建雙晶石墨烯納米帶的理論模型,給出了利用“縫補法”構(gòu)建任意晶界向錯角度雙晶石墨烯的方法。同時通過改進的分子結(jié)構(gòu)力學,利用矩形截面梁單元模擬碳-碳共價鍵,建立石墨烯的等效框架結(jié)構(gòu)模型,并利用有限元軟件對石墨烯的彈性性能和斷裂失效強度進行模擬計算,發(fā)現(xiàn):石墨烯的彈性性能與手性有關(guān)且具有明顯的尺寸效應,armchair型石墨烯的楊氏模量和泊松比分別大于和小于zigzag型石墨烯,石墨烯楊氏模量和泊松比的數(shù)值大小分別為1.02TPa-1.04TPa、0.172-0.1...

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-3石墨烯中的典型缺陷

圖1-3石墨烯中的典型缺陷。其中(a)、(e)和(b)、(f)分別為S-W缺陷[56]和空位缺陷[56]的結(jié)構(gòu)示意圖及透射電子顯微鏡示意圖，(c)、(g)和(d)、(h)是增原子缺陷[55]和一維線缺陷[59]的原子結(jié)構(gòu)示意圖。Fig1-3Thetypicalde....

圖2-6向錯偶極子及晶界模型（a向錯偶極子模型,b兩個向錯偶極子組成的向錯偶極子團，c由a向錯偶極子非均勻分布構(gòu)成的晶界角為16.43°的晶界)

第二章雙晶石墨烯納米帶理論模型為了探索晶界對石墨烯力學性能的影響，本章中構(gòu)建了一系列晶界向錯晶石墨烯模型。并且按照平行于晶界方向石墨烯的手性，將所有的雙晶型分為armchair型和zigzag型兩種。晶界上的缺陷排列有無數(shù)種情形型有很多，但考慮到其他缺陷類型具有較高的形....

圖3-2zigzag型和armchair型理想石墨烯納米帶楊氏模量的尺寸效應Figure3-2SizeeffectsofYoung'smodulusforperfectzigzagandarmchairgraphenenanoribbons

圖3-2zigzag型和armchair型理想石墨烯納米帶楊氏模量的尺寸效應gure3-2SizeeffectsofYoung'smodulusforperfectzigzagandarmchairgraphenenanorib圖3-3zig....

圖3-3zigzag型和armchair型納米帶泊松比的尺寸效應Figure3-3SizeeffectsofPoisson'sratioforperfectzigzagandarmchairgraphenenanoribbons.

26圖3-3zigzag型和armchair型納米帶泊松比的尺寸效應igure3-3SizeeffectsofPoisson'sratioforperfectzigzagandarmchairgraphenenanoribbo2理想石墨烯納米帶....

本文編號：3956540