功能化修飾對石墨烯納米帶結構穩(wěn)定性及其彈性性能影響的研究.pdf

1、自從2004年英國曼徹斯特大學的研究人員在模擬中首次制備單層石墨以來，人們對于石墨烯的研究熱度從未減小。近年來，納米復合材料的研究大多以碳基納米材料為基礎進行研究，從零維的富勒烯，一維的碳納米管到二維的石墨烯相繼被研究人員發(fā)現(xiàn)并對其復合材料進行了大量研究。特別是因基體材料增強的需要，對石墨烯納米帶及其功能化修飾的模擬研究已然成為當下研究熱潮。
　　石墨烯因其獨特的電學、力學和熱學等性能，作為強化相在制備輕質、高強度、強韌性的優(yōu)異復

2、合材料方面越來越受到關注。然而，實驗發(fā)現(xiàn)未經(jīng)處理的石墨烯表面惰性大，與基體材料的界面結合較弱，特別是在基質材料中的石墨烯易于團聚，難以均勻分散，不利于有效增強基體材料。為獲取力學性能優(yōu)異的石墨烯復合材料，發(fā)展一種有效的化學處理方法，即對石墨烯納米帶通過適當功能化處理（主要包括接枝官能團種類的選取、數(shù)量及位置的控制等），實現(xiàn)最佳的接枝方法顯得特別重要。
　　本文利用分子動力學理論研究了不同官能團接枝扶手椅型石墨烯納米帶和鋸齒型石墨烯

3、納米帶的彈性性能及其結構穩(wěn)定性。模擬結果表明，當石墨烯納米帶周邊懸掛鍵以氫基飽和(接枝氫基(-H)官能團），鋸齒型石墨烯納米帶的楊氏模量為982GPa，扶手椅型石墨烯納米帶的楊氏模量為1046GPa。當石墨烯納米帶接枝羥基(-OH)，胺基(-NH2)，羧基(-COOH)，巰基(-SH)官能團時，計算結果發(fā)現(xiàn)，接枝羥基(-OH)官能團的石墨烯納米帶顯示的楊氏模量最高，其次是接枝羧基(-COOH)官能團時的楊氏模量，在構建的模型中，接枝胺基

4、(-NH2)官能團，巰基（-SH）官能團和接枝氫基(-H)官能團后的石墨烯的楊氏模量幾乎相似，顯示較低模量值。不同官能團接枝后的扶手椅型石墨烯納米帶和鋸齒型石墨烯納米帶的楊氏模量的變化具有完全相似的趨勢，但是扶手椅型石墨烯納米帶的楊氏模量總是大于鋸齒型石墨烯納米帶的楊氏模量。本文基于徑向分布函數(shù)，變形電子密度，化學鍵合理論對這些現(xiàn)象進行較為詳細的分析。結果表明，較少的含氧官能團，如由接枝原子與懸空鍵產生C-O鍵或者C-C-O鍵，可有效的