含缺陷雙層石墨烯的納米壓痕模擬研究

編號：FTJS06652

篇名：含缺陷雙層石墨烯的納米壓痕模擬研究

作者：華軍 ;武霞霞 ;段志榮

關鍵詞：雙層石墨烯 缺陷 納米壓痕 分子動力學 薄膜

機構： 西安建筑科技大學理學院力學系,西安710055

摘要： 石墨烯具有獨特的力學、電學性能，被譽為是具有戰(zhàn)略意義的新材料，具有廣泛的應用前景。目前生產(chǎn)的石墨烯含有各種缺陷，相較于完美石墨烯，其仍有較大應用價值。因此有必要研究和掌握缺陷對石墨烯性能的影響，以便在目前的生產(chǎn)技術下，推動其工業(yè)化應用。采用Tersoff勢來模擬C—C共價鍵的相互作用，Lernnard--Jones勢來模擬非成鍵碳原子之間相互作用力，基于分子動力學模擬了金剛石壓頭壓入含缺陷雙層石墨烯的納米壓痕過程，討論了Lernnard-Jones勢函數(shù)的截斷半徑最佳值以及得到了典型的載荷-位移曲線。重點探討了Stone-Thrower-Wales、空位（包括單空位和雙空位缺陷）以及圓孔缺陷當位置不同和數(shù)目不同時對石墨烯力學性能的影響。得出結論：薄膜中心存在缺陷時，破壞強度下降幅度特別明顯�？瘴蝗毕菰趬侯^半徑范圍內存在時，臨界載荷與缺陷與薄膜中心的距離成線性關系；缺陷數(shù)目越多，其楊氏模量、破壞強度等就越低。圓孔缺陷數(shù)目在壓頭范圍外達到一定濃度后會使石墨烯的力學性質顯著降低。本文結論也說明石墨烯結構穩(wěn)定，對小缺陷不敏感，缺陷石墨烯仍具有較好的性能和使用價值。