石墨烯褶皺行為及具皺石墨烯的力學性能研究.pdf

1、石墨烯在物理、化學、力學等性能方面無與倫比的優(yōu)勢，使其在納電子器件、觸摸屏、晶體管、基因測序以及航空航天等領域擁有著廣闊的應用前景。而褶皺作為石墨烯獨立存在的必要條件，其與石墨烯聲光電磁熱等方面的性能密不可分。因此，研究石墨烯的褶皺特征和規(guī)律，以及褶皺對石墨烯性能的影響具有重要的科學研究和應用價值。
　　本文首先圍繞石墨烯褶皺現(xiàn)象展開分析，通過對石墨烯納米帶施加剪切位移載荷，獲取關鍵區(qū)域原子的面外位移與勢能，判斷褶皺產生、擴展直至

2、消失的臨界載荷，進而闡示了石墨烯褶皺擴展演化的物理機制，并研究環(huán)境溫度、長細比等因素對石墨烯褶皺特征參數(shù)以及擴展演化機制的影響規(guī)律。采用連續(xù)介質力學理論，提出了石墨烯剪切起皺的模型，預報了褶皺特征參數(shù)，并對比分析了連續(xù)介質力學理論與分子動力學理論在研究石墨烯褶皺特征參數(shù)上的相似性與差異性。
　　在石墨烯褶皺特征與擴展演化規(guī)律分析的基礎上，進行了褶皺石墨烯振動特性研究。通過引入初始面外擾動誘發(fā)褶皺石墨烯橫向振動，獲取動能與時間變化關

3、系，進而利用快速傅里葉變換獲取對應的頻率響應曲線，確定褶皺石墨烯諧振頻率，并詳細分析了褶皺中構形、應變等各因素對石墨烯振動特性的影響規(guī)律。借助連續(xù)介質力學理論預報了褶皺石墨烯諧振頻率，驗證了所得規(guī)律的準確性。
　　最后，對褶皺石墨烯進行熱傳導特性研究。通過借助非平衡分子動力學的方法，計算了褶皺石墨烯的熱導率，并提取了一個褶皺波，分析了不同褶皺參數(shù)對石墨烯熱傳導性能的影響規(guī)律。從鍵長、聲子態(tài)密度和應力應變等角度，對所得影響規(guī)律進行了