石墨烯褶皺行為及具皺石墨烯的力學(xué)性能研究.pdf

1、石墨烯在物理、化學(xué)、力學(xué)等性能方面無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，使其在納電子器件、觸摸屏、晶體管、基因測(cè)序以及航空航天等領(lǐng)域擁有著廣闊的應(yīng)用前景。而褶皺作為石墨烯獨(dú)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(duì)石墨烯性能的影響具有重要的科學(xué)研究和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先圍繞石墨烯褶皺現(xiàn)象展開(kāi)分析，通過(guò)對(duì)石墨烯納米帶施加剪切位移載荷，獲取關(guān)鍵區(qū)域原子的面外位移與勢(shì)能，判斷褶皺產(chǎn)生、擴(kuò)展直至

2、消失的臨界載荷，進(jìn)而闡示了石墨烯褶皺擴(kuò)展演化的物理機(jī)制，并研究環(huán)境溫度、長(zhǎng)細(xì)比等因素對(duì)石墨烯褶皺特征參數(shù)以及擴(kuò)展演化機(jī)制的影響規(guī)律。采用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，提出了石墨烯剪切起皺的模型，預(yù)報(bào)了褶皺特征參數(shù)，并對(duì)比分析了連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論與分子動(dòng)力學(xué)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(kuò)展演化規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了褶皺石墨烯振動(dòng)特性研究。通過(guò)引入初始面外擾動(dòng)誘發(fā)褶皺石墨烯橫向振動(dòng)，獲取動(dòng)能與時(shí)間變化關(guān)

3、系，進(jìn)而利用快速傅里葉變換獲取對(duì)應(yīng)的頻率響應(yīng)曲線，確定褶皺石墨烯諧振頻率，并詳細(xì)分析了褶皺中構(gòu)形、應(yīng)變等各因素對(duì)石墨烯振動(dòng)特性的影響規(guī)律。借助連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論預(yù)報(bào)了褶皺石墨烯諧振頻率，驗(yàn)證了所得規(guī)律的準(zhǔn)確性。
　　最后，對(duì)褶皺石墨烯進(jìn)行熱傳導(dǎo)特性研究。通過(guò)借助非平衡分子動(dòng)力學(xué)的方法，計(jì)算了褶皺石墨烯的熱導(dǎo)率，并提取了一個(gè)褶皺波，分析了不同褶皺參數(shù)對(duì)石墨烯熱傳導(dǎo)性能的影響規(guī)律。從鍵長(zhǎng)、聲子態(tài)密度和應(yīng)力應(yīng)變等角度，對(duì)所得影響規(guī)律進(jìn)行了