典型缺陷对石墨烯强度的影响及几种二维材料的力学性质研究

IMECH-IR > 非线性力学国家重点实验室

	典型缺陷对石墨烯强度的影响及几种二维材料的力学性质研究
英文题名	Impact of typical defects on mechanical properties of graphene and research on mechanical properties of some two-dimensional materials.
	尹汗青
导师	魏宇杰
	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、氟化石墨烯等二维材料由于具有出色的物理性质和广阔的应用前景，受到了科学家们的热切关注。因此，研究并尝试改良二维材料的物理性质对于二维材料能否得到大范围的应用有着至关重要的意义。本文研究了晶界和裂纹对石墨烯强度的影响，以及硅烯、氟化石墨烯等几种二维材料受到拉伸时的力学性能。分子动力学模拟表明，由五边形和七边形构成的石墨烯晶界受到拉伸时，拉伸强度随着取向角度和倾斜角度的增加并没有单调的趋势，晶界的强度既依赖于缺陷的密度，也依赖于缺陷的排列方式。一个五七对环形缺陷可以视作一个向错偶极子，向错偶极子产生的初始应力场决定了晶界的强度，该工作为理解石墨烯中典型的五七对环形缺陷的力学研究提供了理论指导。裂纹是宏观三维材料中常见的缺陷，研究裂纹性质对材料物性的影响有着举足轻重的作用。然而，关于原子尺度的缺陷对纳米材料的强度究竟有何影响的工作数量稀少。本文通过分子动力学模拟了纳米尺度裂纹的尺寸与取向对单晶石墨烯强度的影响，发现了当裂纹尺寸小到一定程度时，单晶石墨烯的断裂行为并不遵循Griffith准则，同时我们发现裂纹开始扩展时的应变与裂纹的尺寸之间存在对应关系，裂纹的扩展也具有一定的方向性，为进一步的研究打下了坚实的基础。我们利用密度泛函理论计算了硅烯，氟化石墨烯等几种类石墨烯结构的二维材料沿着锯齿型和扶手椅型两个方向拉伸的力学性质，发现硅烯和二硫化钼与其他几种二维材料的性质完全不同，当沿着锯齿型方向拉伸时，硅烯和二硫化钼的泊松比呈现反常的特性，甚至超过了一般材料泊松比的上限。我们的发现指出了制备复合二维材料时一个需要注意的问题，为设计和制备二维复合材料提供了一定的指导。
索取号	31116
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/48958
专题	非线性力学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	尹汗青. 典型缺陷对石墨烯强度的影响及几种二维材料的力学性质研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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