基于分子結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的石墨烯彈性屈曲研究.pdf

1、石墨烯是由單層碳原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而成的具有六方對(duì)稱結(jié)構(gòu)的二維晶體。由于其優(yōu)異的力、電、熱和光學(xué)等性質(zhì),石墨烯在很多領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景,對(duì)其力學(xué)等性能的研究是目前國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn)。石墨烯是一類典型的二維納米結(jié)構(gòu),在表面張力或其它外載荷作用下都很容易發(fā)生屈曲和褶皺,從而影響到石墨烯的性能,因此對(duì)石墨烯穩(wěn)定性的研究長(zhǎng)期以來(lái)備受關(guān)注。本文基于分子結(jié)構(gòu)力學(xué)方法和經(jīng)典板理論對(duì)理想和含缺陷石墨烯的彈性屈曲行為進(jìn)行了詳細(xì)的研究。
　

2、　研究了單層和雙層理想石墨烯的彈性屈曲。采用基于分子結(jié)構(gòu)力學(xué)的有限元法分別研究了兩邊約束兩邊自由以及四邊簡(jiǎn)支單層石墨烯的彈性屈曲行為。研究了石墨烯臨界屈曲應(yīng)力的尺寸效應(yīng),并分析了手性以及邊界條件對(duì)其的影響?；诮?jīng)典的板屈曲理論,分別得到了兩邊約束兩邊自由以及四邊簡(jiǎn)支單層石墨烯的臨界屈曲應(yīng)力公式,與基于分子結(jié)構(gòu)力學(xué)模型模擬的結(jié)果具有很好的一致性?；贚ennard-Jones勢(shì)研究了雙層理想石墨烯的彈性屈曲。研究了不同尺寸、邊界條件和手性

3、的雙層石墨烯的屈曲應(yīng)力,并與單層石墨烯的臨界屈曲應(yīng)力比較,證明范德華力對(duì)石墨烯的屈曲有顯著影響;將本文結(jié)果與文獻(xiàn)中其它方法得到的結(jié)果作比較,發(fā)現(xiàn)結(jié)果具有較好的一致性。
　　研究了含缺陷單層石墨烯的彈性屈曲。分析了兩種不同類型的Stone-Wales缺陷以及原子空位缺陷對(duì)石墨烯彈性屈曲行為的影響。研究了含缺陷單層石墨烯臨界屈曲應(yīng)力的尺寸效應(yīng),并討論了缺陷位置和密度對(duì)屈曲應(yīng)力的影響。結(jié)果表明原子空位缺陷總是減小石墨烯的屈曲應(yīng)力,而St