石墨烯尺寸和分布對石墨烯/鋁基復(fù)合材料裂紋擴(kuò)展的影響

編號(hào)：CYYJ02884

篇名：石墨烯尺寸和分布對石墨烯/鋁基復(fù)合材料裂紋擴(kuò)展的影響

作者：魏寧 趙思涵 李志輝 區(qū)炳顯 花安平 趙軍華

關(guān)鍵詞： 石墨烯 鋁基復(fù)合材料 裂紋擴(kuò)展 分子動(dòng)力學(xué)模擬

機(jī)構(gòu)： 江南大學(xué)江蘇省食品先進(jìn)制造裝備與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心 計(jì)算流體力學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院

摘要： 鋁基復(fù)合材料由于其質(zhì)輕高強(qiáng)的特點(diǎn),是機(jī)械工業(yè)和航空航天工程中最重要的材料之一.而石墨烯因其優(yōu)異力學(xué)性能和高比表面積等特點(diǎn),被作為金屬基復(fù)合材料的理想增強(qiáng)相.然而,目前石墨烯在鋁基復(fù)合材料中對裂紋擴(kuò)展影響的機(jī)制尚不清晰,制約了其在鋁基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用.本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了石墨烯的尺寸和分布對鋁基復(fù)合材料中裂紋擴(kuò)展的影響.研究結(jié)果表明,當(dāng)石墨烯尺寸l≤3.35 nm時(shí),在拉伸過程中產(chǎn)生的亞裂紋促進(jìn)了裂紋擴(kuò)展。值得注意的是,這種促進(jìn)作用隨著石墨烯與裂紋的距離增大而減弱.當(dāng)石墨烯尺寸l>3.35 nm時(shí),石墨烯阻礙了裂紋的擴(kuò)展和亞裂紋位錯(cuò)的滑移.此外,石墨烯的分布和角度可以有效地改變裂紋擴(kuò)展路徑.本研究的結(jié)果有助于理解石墨烯在其鋁基復(fù)合材料中的破壞失效的作用,為設(shè)計(jì)高性能石墨烯/鋁基復(fù)合材料提供一定參考依據(jù).