含裂纹石墨烯辐照修复研究

实际中生产出来的石墨烯不可避免的存在缺陷,缺陷对其优异的力学性能有着不可忽视的影响.利用分子动力学方法建立了C离子辐照含裂纹石墨烯的数值模型,先对含裂纹石墨烯进行辐照模拟,验证了辐照修复的可行性,分析了其修复原理,研究了辐照剂量和辐照能量对辐照效果的影响.通过拉伸模拟,将其力学性能与辐照前、完美石墨烯的进行比较,并对辐照后石墨烯在不同温度(0~1 000K)下进行了拉伸.结果表明:通过合理的控制辐照因素,可以用辐照手段实现对石墨烯裂纹的修复,从而提高其力学性能.辐照剂量和辐照能量影响着辐照效果.温度对辐照修复后石墨烯的力学性能也有较大的影响,随着温度的升高,其拉伸强度和拉伸极限应变近似线性降低.

石墨烯裂纹扩展行为研究

基于分子动力学方法对含预制裂纹石墨烯进行扶手椅向拉伸断裂模拟.使用连续介质理论结合分子动力学计算石墨烯能量释放率,确定石墨烯能量释放率GIC为10.25J/m^2;应力强度因子KIC为3.33 MPa√m.进一步对影响石墨烯裂纹扩展速率的因素-初始裂纹长度与加载速率进行讨论.结果表明：裂纹初始长度与加载率会在一定程度上影响石墨烯中裂纹扩展速率.裂纹扩展速率会随着初始裂纹长度的增加而降低;但随着初始裂纹长度的增加,裂纹扩展速率对其敏感度降低.裂纹扩展速率会随着加载率的升高而增大.初始裂纹长度与加载率对裂纹扩展速率的影响有一定的关联性,加载率的升高会降低裂纹扩展速率对初始裂纹长度变化的敏感度.在此基础上确定了石墨烯中裂纹扩展极限速率为8350m/s.