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度、剛度以及特異的電學性質,被認為是具有戰(zhàn)略意義的新材料,擁有非常廣闊的應用前景。然而,制備出的石墨烯需經過進一步的加工才能達到工程應用要求。粒子輻照技術可以對石墨烯進行改性與裁剪,根據工程需要改變其物理、化學性能。輻照過程中使石墨烯產生隨機的缺陷損傷,從而影響石墨烯的力學性能,對輻照損傷后石墨烯力學性能的研究是工程應用和性能開發(fā)的前提和基礎。因此,開展石墨烯輻照損傷后力學行為的研究具有重要意義。
　　本文選取單

2、層石墨烯為研究對象,基于分子動力學理論,通過數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性能。具體分為以下三部分:
　　利用分子動力學方法,建立硅粒子輻照模型,實現了粒子輻照過程,并且研究分析了入射硅粒子的劑量、能量及入射角度對石墨烯輻照過程中形成缺陷數量的影響。經過缺陷統計分析,缺陷數量與入射劑量基本呈正比關系,而只是在一定的范圍內缺陷數量隨入射能量和入射角度的增加而增加。另外研究發(fā)現粒子吸附多發(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程中的拉伸破壞的變形機制。結果表明,原子輻照損傷后的石墨烯斷裂起裂點從不完全成鍵處開始,并向缺陷密度大的方向擴展,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構進行拉伸模擬,研究不同工況、溫度及應變率對石墨烯拉伸力學性能的影響。研究結果表明,拉伸性能的優(yōu)劣與缺陷的數目有著直接的關系,入射劑量、能量和角度與缺陷數目之間的關系,間接反應了拉伸強度和拉伸極限應變與三種工