石墨烯及其纳米结构的力学行为研究

IMECH-IR > 非线性力学国家重点实验室

	石墨烯及其纳米结构的力学行为研究
英文题名	Study on the Mechanical Behaviors of Graphene and Its Nano-structure
	殷其放
导师	施兴华
	2014
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位类别	硕士
学位专业	材料工程
摘要	石墨烯是新近发现的二维材料，由于有着优异的物理性质和广泛的应用前景而受到了大量的关注和研究。本文主要基于石墨烯及其各种衍生物的弯曲弹性能和相互作用能的耦合，运用理论建模和分子动力学模拟的方法，研究石墨烯及其纳米结构在与自身或其他物体相互作用时的力学行为。石墨烯条带与碳纳米管相互作用时，由于范德华力的影响，石墨烯条带会自发地缠绕在碳纳米管上，并形成两种可能的基本缠绕方式：helix型缠绕和scroll型缠绕。而条带最终选取的缠绕方式与条带的弯曲弹性能，碳纳米管-条带之间的相互作用能，条带-条带之间的相互作用能三者相关联。本文用解析的方法建立了条带缠绕方式与上述三种能量参数之间关系的理论模型，并且绘出根据物理、几何参数预测缠绕方式的相图，并且通过分子动力学模拟的方法验证了该模型的准确性。石墨烯制成的碳纳米卷可规则密排从而形成碳纳米卷晶体。这种晶体在受到外界的侧向压缩载荷时，其力学性能的本质是碳纳米卷与自身或邻近碳纳米卷之间的相互作用。本文建立了这种相互作用的理论模型，并通过分子动力学模拟的方法验证。结果发现这种晶体在受到侧向压缩载荷时会产生迟滞效应进而产生能量耗散。耗散的大小可以通过调节相互作用能大小的方式调节。这个发现说明碳纳米卷晶体可用于制备成能量吸收材料。石墨烯片与单晶铜之间相互作用时，单晶铜的各个晶面与石墨烯结合强度由强到弱分别为（111）>（100）>（110）>（112），同时折叠的石墨烯在铜（111）面上不能保持折叠的形式，而是会自发地展开，说明铜（111）面是最适用于利用化学气相沉积法制备石墨烯的晶面。石墨烯片从单晶铜上剥离的研究结果表明，传统的剥离模型可以用于描述石墨烯的剥离过程，被剥离石墨烯的层数也可以通过剥离试验来确定。
索取号	31115
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/48957
专题	非线性力学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	殷其放. 石墨烯及其纳米结构的力学行为研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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