單層石墨烯輻照損傷后的拉伸特性研究.pdf

1、石墨烯具有超高的強(qiáng)度、剛度以及特異的電學(xué)性質(zhì),被認(rèn)為是具有戰(zhàn)略意義的新材料,擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。然而,制備出的石墨烯需經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的加工才能達(dá)到工程應(yīng)用要求。粒子輻照技術(shù)可以對(duì)石墨烯進(jìn)行改性與裁剪,根據(jù)工程需要改變其物理、化學(xué)性能。輻照過(guò)程中使石墨烯產(chǎn)生隨機(jī)的缺陷損傷,從而影響石墨烯的力學(xué)性能,對(duì)輻照損傷后石墨烯力學(xué)性能的研究是工程應(yīng)用和性能開發(fā)的前提和基礎(chǔ)。因此,開展石墨烯輻照損傷后力學(xué)行為的研究具有重要意義。
　　本文選取單

2、層石墨烯為研究對(duì)象,基于分子動(dòng)力學(xué)理論,通過(guò)數(shù)值模擬研究了硅粒子輻照下單層石墨烯損傷后的拉伸力學(xué)性能。具體分為以下三部分:
　　利用分子動(dòng)力學(xué)方法,建立硅粒子輻照模型,實(shí)現(xiàn)了粒子輻照過(guò)程,并且研究分析了入射硅粒子的劑量、能量及入射角度對(duì)石墨烯輻照過(guò)程中形成缺陷數(shù)量的影響。經(jīng)過(guò)缺陷統(tǒng)計(jì)分析,缺陷數(shù)量與入射劑量基本呈正比關(guān)系,而只是在一定的范圍內(nèi)缺陷數(shù)量隨入射能量和入射角度的增加而增加。另外研究發(fā)現(xiàn)粒子吸附多發(fā)生在缺陷位置。
　

3、　文章分析了輻照損傷后石墨烯在拉伸斷裂過(guò)程中的拉伸破壞的變形機(jī)制。結(jié)果表明,原子輻照損傷后的石墨烯斷裂起裂點(diǎn)從不完全成鍵處開始,并向缺陷密度大的方向擴(kuò)展,而不像完美石墨烯都從邊緣開始斷裂并沿著45°方向延伸。選取輻照損傷后的石墨烯結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉伸模擬,研究不同工況、溫度及應(yīng)變率對(duì)石墨烯拉伸力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,拉伸性能的優(yōu)劣與缺陷的數(shù)目有著直接的關(guān)系,入射劑量、能量和角度與缺陷數(shù)目之間的關(guān)系,間接反應(yīng)了拉伸強(qiáng)度和拉伸極限應(yīng)變與三種工