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Mechanical Properties of Graphene with Vacancy Defects
1
作者 Yulin Yang 《材料科学研究(中英文版)》 2013年第4期50-57,共8页
关键词 空位缺陷 石墨 力学性能 分子动力学模拟 机械强度 机械性能 原子级结构 剪切变形
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Effects of vacancy defect on the tensile behavior of graphene 被引量:1
2
作者 Xiaoyu Sun Zuoguang Fu +1 位作者 Mingtan Xia Yuanjie Xu 《Theoretical & Applied Mechanics Letters》 CAS 2014年第5期13-17,共5页
Graphene is the strongest material but its performance is significantly weakened by vacancy defects. We use molecular dynamics simulations to inves- tigate the tensile behavior of a graphene which contains a single va... Graphene is the strongest material but its performance is significantly weakened by vacancy defects. We use molecular dynamics simulations to inves- tigate the tensile behavior of a graphene which contains a single vacancy defect. Our results suggest that because of the single vacancy, the fracture strength of graphene losses about 17.7%. The stress concentration around the vacancy defect leads to the destruction of nearby six-member rings structure, which forms the initial crack. The propagation direction of this crack in defective graphene is at an angle of 60° to the tensile direction initially, but then becomes perpendicular to the tensile direction. 展开更多
关键词 graphene vacancy defect FRACTURE molecular dynamics simulation
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Thermal transport properties of defective graphene:A molecular dynamics investigation 被引量:1
3
作者 杨宇霖 卢宇 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第10期405-410,共6页
In this work the thermal transport properties of graphene nanoribbons with randomly distributed vacancy defects are investigated by the reverse non-equilibrium molecular dynamics method. We find that the thermal condu... In this work the thermal transport properties of graphene nanoribbons with randomly distributed vacancy defects are investigated by the reverse non-equilibrium molecular dynamics method. We find that the thermal conductivity of the graphene nanoribbons decreases as the defect coverage increases and is saturated in a high defect ratio range. Further analysis reveals a strong mismatch in the phonon spectrum between the unsaturated carbon atoms in 2-fold coordination around the defects and the saturated carbon atoms in 3-fold coordination, which induces high interfacial thermal resistance in defective graphene and suppresses the thermal conductivity. The defects induce a complicated bonding transform from sp2 to hybrid sp--sp2 network and trigger vibration mode density redistribution, by which the phonon spectrum conversion and strong phonon scattering at defect sites are explained. These results shed new light on the understanding of the thermal transport behavior of graphene-based nanomaterials with new structural configurations and pave the way for future designs of thermal management phononic devices. 展开更多
关键词 thermal conductivity vacancy defect graphene molecular dynamics simulation
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Effect of Vacancy Defects on the Young's Modulus and Fracture Strength of Graphene: A Molecular Dynamics Study 被引量:1
4
作者 朱剑 贺明 邱枫 《Chinese Journal of Chemistry》 SCIE CAS CSCD 2012年第7期1399-1404,共6页
The Young's modulus of graphene with various rectangular and circular vacancy defects is investigated by molecular dynamics simulation. By comparing with the results calculated from an effective spring model, it is d... The Young's modulus of graphene with various rectangular and circular vacancy defects is investigated by molecular dynamics simulation. By comparing with the results calculated from an effective spring model, it is demonstrated that the Young's modulus of graphene is largely correlated to the size of vacancy defects perpendicular to the stretching direction. And a linear reduction of Young's modulus with the increasing concentration of monoatomic-vacancy defects (Le., the slope of =0.03) is also observed. The fracture behavior of graphene, including the fracture strength, crack initiation and propagation are then studied by the molecular dynamics simulation, the effective spring model, and the quantized fracture mechanics. The blunting effect of vacancy edges is demonstrated, and the characterized crack tip radius of 4.44 A is observed. 展开更多
关键词 graphene mechanical properties molecular dynamics simulation vacancy defect
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Mechanical Properties of Ni-Coated Single Graphene Sheet and Their Embedded Aluminum Matrix Composites 被引量:9
5
作者 宋海洋 查新未 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2010年第7期143-147,共5页
The effects of Ni coating on the mechanical behaviors of single graphene sheet and their embedded Almatrix composites under axial tension are investigated using molecular dynamics (MD) simulation method.The resultssho... The effects of Ni coating on the mechanical behaviors of single graphene sheet and their embedded Almatrix composites under axial tension are investigated using molecular dynamics (MD) simulation method.The resultsshow that the Young's moduli and tensile strength of graphene obviously decrease after Ni coating.The results also showthat the mechanical properties of Al matrix can be obviously increased by embedding a single graphene sheet.Fromthe simulation,we also find that the Young's modulus and tensile strength of the Ni-coated graphene/Al composite isobviously larger than those of the uncoated graphene/Al composite.The increased magnitude of the Young's modulusand tensile strength of graphene/A1 composite are 52.27% and 32.32% at 0.01 K,respectively,due to Ni coating.Byexploring the effects of temperature on the mechanical properties of single graphene sheet and their embedded A1 matrixcomposites,it is found that the higher temperature leads to the lower critical strain and tensile strength. 展开更多
关键词 铝合金基复合材料 力学性能 石墨板 镍涂层 嵌入式 铝基复合材料 铝复合材料 拉伸强度
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空位缺陷对TKX-50感度、力学性能及爆轰性能影响的分子动力学模拟
6
作者 郭志炜 郝嘎子 +3 位作者 胡玉冰 冯晓军 杨俊清 姜炜 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期277-285,共9页
采用分子动力学方法探究了一系列空位缺陷浓度(0%,1.56%,6.25%和12.5%)对1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)感度、力学性能和爆轰性能的影响。首先建立TKX-50完美晶体模型和空位缺陷模型,并验证研究所采用的Dreiding力场的正... 采用分子动力学方法探究了一系列空位缺陷浓度(0%,1.56%,6.25%和12.5%)对1,1′-二羟基-5,5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50)感度、力学性能和爆轰性能的影响。首先建立TKX-50完美晶体模型和空位缺陷模型,并验证研究所采用的Dreiding力场的正确性和有效性。然后对模型进行几何优化和分子动力学模拟,研究发现,空位缺陷导致TKX-50的内聚能密度减小、总氢键数目减少,表明含空位缺陷的TKX-50感度增加,安全性降低;并且随着空位缺陷的增多,羟胺阳离子间的氢键数目几乎不变,联四唑阴离子上以氧原子为氢键受体的氢键数目与其他氢键相比明显减少。另外,空位缺陷使得TKX-50的体积模量(K)、拉伸模量(E)和剪切模量(G)分别降低了1.530~4.122 GPa、3.066~10.652 GPa、1.216~4.202 GPa,表明随空位缺陷浓度的增加,TKX-50晶体的刚度下降。所有模型的柯西压(C_(12)-C_(44))为正,表明所有模型均表现出延展性,且K/G值与泊松比(γ)随空位缺陷浓度的增加而增加,表明空位缺陷的增多使得TKX-50的韧性和塑性都得到增强。此外,空位缺陷还使得TKX-50的爆速和爆压分别降低了93~317 m∙s^(-1)和1.0~3.5 GPa,表明缺陷晶体的毁伤威力降低。 展开更多
关键词 1 1′-二羟基-5 5′-联四唑二羟胺盐(TKX-50) 空位缺陷 分子动力学 感度 力学性能 爆轰性能
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石墨烯力学性能研究进展 被引量:45
7
作者 韩同伟 贺鹏飞 +1 位作者 骆英 张小燕 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期279-293,共15页
石墨烯是近年来发现的由单层碳原子通过共价键结合而成的具有规则六方对称的理想二维晶体,是继富勒烯和碳纳米管之后的又一种新型低维碳材料.由于具有非凡的电学、热学和力学性能以及广阔的应用前景,石墨烯被认为是具有战略意义的新材料... 石墨烯是近年来发现的由单层碳原子通过共价键结合而成的具有规则六方对称的理想二维晶体,是继富勒烯和碳纳米管之后的又一种新型低维碳材料.由于具有非凡的电学、热学和力学性能以及广阔的应用前景,石墨烯被认为是具有战略意义的新材料,近年来迅速成为材料科学和凝聚态物理等领域最为活跃的研究前沿.本文简要介绍了研究石墨烯力学性能的实验测试、数值模拟和理论分析方法,重点综述了石墨烯力学性能的最新研究进展,主要包括二维石墨烯的不平整性和稳定性,石墨烯的杨氏模量、强度等基本力学性能参数的预测,石墨烯力学性能的温度相关性和应变率相关性、原子尺度缺陷和掺杂等对力学性能的影响以及石墨烯在纳米增强复合材料和微纳电子器件等领域的应用,最后对石墨烯材料与结构的力学研究进行了展望. 展开更多
关键词 石墨烯 力学性能 分子动力学 缺陷
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空位缺陷对单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响 被引量:11
8
作者 韩同伟 贺鹏飞 +1 位作者 王健 吴艾辉 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1210-1214,共5页
采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷... 采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷和双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜的杨氏模量没有影响,但在一定程度上降低了拉伸强度和拉伸极限应变.单原子空位缺陷和双原子空位缺陷使拉伸强度降低幅度最高达8.10%和6.41%,并大幅度降低极限应变.缺陷对石墨烯的拉伸变形破坏机制也有一定的影响.在外载作用下,新的缺陷的萌生位置均出现在空位缺陷附近. 展开更多
关键词 空位缺陷 单层石墨烯薄膜 拉伸力学性能 分子动力学
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氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料力学性能的分子动力学模拟 被引量:8
9
作者 孙斌 郭伟 +1 位作者 顾建兵 米立伟 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2019年第1期87-91,共5页
利用分子动力学模拟和Reax FF反应力场,考察了加入氧化石墨烯后丁苯橡胶(SBR)的力学性能,包括杨氏模量、硬度、摩擦性能等.模拟结果表明,加入氧化石墨烯后,复合材料的杨氏模量相比于纯丁苯橡胶提高77%,硬度提高20. 30%,摩擦系数降低18%... 利用分子动力学模拟和Reax FF反应力场,考察了加入氧化石墨烯后丁苯橡胶(SBR)的力学性能,包括杨氏模量、硬度、摩擦性能等.模拟结果表明,加入氧化石墨烯后,复合材料的杨氏模量相比于纯丁苯橡胶提高77%,硬度提高20. 30%,摩擦系数降低18%,磨损率降低38%.通过计算摩擦过程中氧化石墨烯和丁苯橡胶之间氢键能和结合能的变化,提出了摩擦性能增强的机制.在摩擦过程中,丁苯橡胶基体和氧化石墨烯之间的结合能逐渐增大,结合能增大的原因之一是氢键作用的增强.结合能的增大使得应力能够很好地从丁苯橡胶基体转移到强度更高的氧化石墨烯上,从而提高复合材料的摩擦性能. 展开更多
关键词 氧化石墨烯 丁苯橡胶 分子动力学 力学性能 复合材料
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多层石墨烯的粗粒化分子动力学模型与力学性能 被引量:2
10
作者 杨庆生 尚军军 刘夏 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1798-1804,共7页
为了有效研究多层石墨烯等石墨烯集合体的力学性能,避免由于实验难度大、全原子计算成本高等带来的困难,基于Tersoff势函数提出一种可用于计算大规模石墨烯的粗粒化分子动力学方法.该方法计算时只需输入原子坐标,大大减少了模型的数据处... 为了有效研究多层石墨烯等石墨烯集合体的力学性能,避免由于实验难度大、全原子计算成本高等带来的困难,基于Tersoff势函数提出一种可用于计算大规模石墨烯的粗粒化分子动力学方法.该方法计算时只需输入原子坐标,大大减少了模型的数据处理,提高了计算效率.通过与全原子模型计算结果比较,本文提出的粗粒化分子动力学方法可以准确预测多层石墨烯的拉伸破坏性能,对制备高性能石墨烯纤维有一定的指导意义. 展开更多
关键词 多层石墨烯 粗粒化模型 分子动力学模拟 力学性能 破坏强度
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基于分子动力学模拟的功能化石墨烯杨氏模量研究
11
作者 黄立新 邓雅丹 +1 位作者 周昆 黄君 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第4期255-262,共8页
基于分子动力学模拟,构建了石墨烯结构模型并研究了含氧官能团和空位缺陷对功能化石墨烯杨氏模量的影响。结果表明,随着含氧官能团及空位缺陷的增多,石墨烯的杨氏模量不断减小,并且官能团和缺陷的叠加作用使石墨烯杨氏模量减幅增大。
关键词 功能化石墨烯 杨氏模量 分子动力学模拟 羧基 羟基 空位缺陷
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石墨烯改性沥青界面力学性能的分子动力学模拟 被引量:3
12
作者 周昆 黄君 +1 位作者 邓雅丹 黄立新 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期12129-12136,共8页
采用分子动力学模拟拉拔实验,研究了石墨烯改性沥青的界面力学性能。选用沥青4组分模型,通过分子动力学模拟得到沥青的密度与玻璃化转换温度,并实验值进行对比,验证了沥青模型的正确性。在此基础上,建立石墨烯改性沥青复合材料模型。采... 采用分子动力学模拟拉拔实验,研究了石墨烯改性沥青的界面力学性能。选用沥青4组分模型,通过分子动力学模拟得到沥青的密度与玻璃化转换温度,并实验值进行对比,验证了沥青模型的正确性。在此基础上,建立石墨烯改性沥青复合材料模型。采用速度方法模拟拉拔实验,得到界面应力与分离位移关系。这一关系与宏观状态下得到的内聚区模型所描述的趋势一致,并且其中的指数内聚区模型与模拟结果吻合更好。最后讨论了加载速率对应力响应的影响,发现不同加载速率对界面粘结强度影响较大。高加载速率下石墨烯改性沥青破坏为界面粘结破坏,而低加载速率下则为沥青内聚破坏。基于分子动力学模拟探究石墨烯改性沥青的微观破坏机制,其模拟结果与宏观破坏规律相一致,这为进一步搭建跨尺度模型奠定了基础。 展开更多
关键词 石墨烯改性沥青 界面力学性能 粘结强度 分子动力学模拟
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空位缺陷对单层MoS_2力学性能的影响 被引量:5
13
作者 潘妍宏 张铭 +2 位作者 林申晔 崔艳雷 张威 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期238-243,共6页
利用经典分子动力学方法,通过对单层MoS_2力学行为进行单轴拉伸仿真模拟,研究空位缺陷对结构力学性能的影响。结合第一性原理计算,初步探索了单层MoS_2的宏观力学行为与其微观电子结构变化的关联影响。模拟结果表明:空位缺陷使单层MoS_... 利用经典分子动力学方法,通过对单层MoS_2力学行为进行单轴拉伸仿真模拟,研究空位缺陷对结构力学性能的影响。结合第一性原理计算,初步探索了单层MoS_2的宏观力学行为与其微观电子结构变化的关联影响。模拟结果表明:空位缺陷使单层MoS_2的力学性能严重劣化,且其影响程度随空位缺陷类型的不同而存在差异,与V_S相比,V_(S2)对上述力学性能的影响更为显著,浓度为0.4%的V_S及V_(S2)缺陷可使MoS_2断裂极限下降10%和23%,且降幅随缺陷浓度的增加而增加。此外,单轴拉伸与V_S、V_(S2)等空位缺陷的存在,均可显著降低单层MoS_2的禁带宽度,这可能与拉伸和空位缺陷均能引起Mo-d和S-p轨道杂化强度与Mo-S键键强的减弱有关。 展开更多
关键词 MOS2 空位缺陷 力学性能 分子动力学
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含缺陷石墨烯弹性性能的分子动力学模拟 被引量:1
14
作者 邓雅丹 周昆 +1 位作者 黄君 黄立新 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第10期3902-3912,共11页
在制备过程中,石墨烯的缺陷是十分常见的,这些缺陷对石墨烯的弹性性能具有很大的影响。基于分子动力学模拟的方法,研究了空位缺陷的位置、形状以及原子缺失率对石墨烯杨氏模量的影响。结果表明,单空位缺陷的位置对石墨烯杨氏模量有一定... 在制备过程中,石墨烯的缺陷是十分常见的,这些缺陷对石墨烯的弹性性能具有很大的影响。基于分子动力学模拟的方法,研究了空位缺陷的位置、形状以及原子缺失率对石墨烯杨氏模量的影响。结果表明,单空位缺陷的位置对石墨烯杨氏模量有一定的影响,当施加应力方向与边缘缺陷的截面方向相同时,边缘缺陷比中间缺陷使得石墨烯的杨氏模量下降更少;映射横向长条状缺陷、映射纵向长条状缺陷、映射圆孔状缺陷和随机缺陷都使得石墨烯杨氏模量随着原子缺失率的增大而减小。对于映射圆孔状缺陷和随机缺陷,锯齿型石墨烯杨氏模量减小的幅度与扶手型的减小幅度相差不大。对于映射横向长条状缺陷和映射纵向长条状缺陷,锯齿型和扶手型石墨烯杨氏模量的减小幅度相差较大,这与石墨烯的手性矢量方向和条状缺陷方向是否一致有关。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 含缺陷石墨烯 空位缺陷 原子缺失率 力学性能
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石墨烯/铝基复合材料在纳米压痕过程中位错与石墨烯相互作用机制的模拟研究 被引量:4
15
作者 汉芮岐 宋海洋 +2 位作者 安敏荣 李卫卫 马佳丽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期182-190,共9页
石墨烯因其优异的力学性能已成为增强金属基复合材料的理想增强体.然而,目前对石墨烯/金属基复合材料在纳米压痕过程中嵌入石墨烯与位错之间的相互作用仍不清晰.本文采用分子动力学模拟方法,对90°,45°和0°位向的石墨烯/... 石墨烯因其优异的力学性能已成为增强金属基复合材料的理想增强体.然而,目前对石墨烯/金属基复合材料在纳米压痕过程中嵌入石墨烯与位错之间的相互作用仍不清晰.本文采用分子动力学模拟方法,对90°,45°和0°位向的石墨烯/铝基复合材料进行了纳米压痕模拟,研究了压痕加载和卸载过程中石墨烯/铝基复合材料的位错形核及演化,以获取不同位向的石墨烯与位错的相互作用机制,并分析其对塑性区的影响.研究发现,石墨烯可以有效阻碍位错运动,并且石墨烯会沿着位错滑移方向发生弹性变形.在纳米压痕过程中,位错与不同位向石墨烯之间的相互作用差异导致塑性区的变化趋势不同.研究结果表明,在石墨烯/铝基复合材料中,位向不同的石墨烯对位错阻碍强度和方式不同,且石墨烯位向为45°的复合材料的硬度高于其他模型.此外,石墨烯/铝基复合材料的位错线总长度的演化规律与石墨烯位向紧密相关.本文研究可为设计和制备高性能石墨烯/金属基复合材料提供一定的理论指导. 展开更多
关键词 分子动力学模拟 力学性质 纳米压痕 石墨烯/铝基复合材料
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基于分子动力学模拟的石墨烯镁基复合材料力学行为 被引量:2
16
作者 明知非 宋海洋 安敏荣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期260-268,共9页
镁合金因其低密度被视为最轻的工程结构金属材料,但因较差的塑性变形行为限制了其广泛应用,因此增强镁合金的综合力学性能已经成为当前材料领域的研究热点.本文采用分子动力学模拟方法,研究了在拉伸载荷下石墨烯对金属镁变形行为和力学... 镁合金因其低密度被视为最轻的工程结构金属材料,但因较差的塑性变形行为限制了其广泛应用,因此增强镁合金的综合力学性能已经成为当前材料领域的研究热点.本文采用分子动力学模拟方法,研究了在拉伸载荷下石墨烯对金属镁变形行为和力学性能的影响.研究结果表明,石墨烯的嵌入能够明显提升金属镁的强度和杨氏模量,并对其塑性变形阶段的第二次应变强化产生较大影响.研究指出,石墨烯镁基(GR/Mg)复合材料和纯镁的塑性变形行为相同,在塑性变形过程中均发生了从密排六方到体心立方再到密排六方结构的相变.石墨烯嵌入位置对GR/Mg复合材料上下两部分镁基体的塑性变形行为有较大的影响.当石墨烯嵌入高度较小时,石墨烯下方的镁基体塑性变形能力较强,容易发生位错滑移,而当石墨烯嵌入高度较大时,石墨烯上下方的两部分镁基体的塑性变形能力相当,它们的塑性变形行为趋于同步.此外,本文对镁基体的相变机制也进行了详细分析.本文的研究结果对于设计高性能的石墨烯金属基复合材料具有一定的理论指导意义. 展开更多
关键词 石墨烯 镁合金 力学性能 变形行为 分子动力学模拟
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空位缺陷对单层硅烯薄膜力学性能的影响 被引量:3
17
作者 郑超 徐建刚 +1 位作者 张云光 李桂霞 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第2期321-327,共7页
采用基于分子动力学理论的Forcite模拟软件包对含不同浓度的单、双空位缺陷硅烯薄膜的超晶胞体系进行优化,并对其力学性能进行了计算和分析.结果表明:随着空位缺陷浓度的增加,硅烯薄膜的拉梅常数、泊松比、体弹模量和剪切模量呈线性递... 采用基于分子动力学理论的Forcite模拟软件包对含不同浓度的单、双空位缺陷硅烯薄膜的超晶胞体系进行优化,并对其力学性能进行了计算和分析.结果表明:随着空位缺陷浓度的增加,硅烯薄膜的拉梅常数、泊松比、体弹模量和剪切模量呈线性递减趋势,而由于空位缺陷附近键长的缩减导致硅烯薄膜"硬化"与空位缺陷浓度的增加导致硅烯晶格中硅原子密度降低,两种体制的竞争使得硅烯杨氏模量表现出先升高在降低的趋势. 展开更多
关键词 空位缺陷 超晶胞体系 分子动力学 力学性质
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多层氧化石墨烯单轴拉伸行为的分子动力学模拟 被引量:3
18
作者 杨志 陈玉双 彭洛凡 《西华大学学报(自然科学版)》 CAS 2020年第3期62-67,共6页
为探索氧化官能度、堆叠层数和温度对多层氧化石墨烯力学特性及变形行为的影响规律,本文采用分子动力学方法模拟了多层氧化石墨烯的单轴拉伸试验过程。结果表明:双层氧化石墨烯呈现各向同性特征,弹性模量和极限强度与氧化官能度的变化... 为探索氧化官能度、堆叠层数和温度对多层氧化石墨烯力学特性及变形行为的影响规律,本文采用分子动力学方法模拟了多层氧化石墨烯的单轴拉伸试验过程。结果表明:双层氧化石墨烯呈现各向同性特征,弹性模量和极限强度与氧化官能度的变化呈负相关;弹性模量受温度影响较小,而极限应力和极限应变受温度影响显著;氧化石墨烯的力学性能基本参量的变化对堆垛层数不敏感。研究结果揭示了影响多层氧化石墨烯力学特性的关键因素,可为介观尺度多层氧化石墨烯材料的应用提供指导。 展开更多
关键词 分子动力学模拟 多层氧化石墨烯 堆垛层数 单轴拉伸行为 力学性能
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金属原子催化作用下缺陷石墨烯薄膜的自修复过程
19
作者 王路阔 段芳莉 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期55-66,共12页
采用分子动力学方法,模拟了金属原子存在条件下缺陷石墨烯的自修复过程.模拟采用了 Ni 和 Pt 两种金属原子作为催化剂,通过改变系统温度,得到了多组模拟结果.观察对比了模拟结束时获得的原子构型图,并通过计算修复过程中石墨烯内 5, 6,... 采用分子动力学方法,模拟了金属原子存在条件下缺陷石墨烯的自修复过程.模拟采用了 Ni 和 Pt 两种金属原子作为催化剂,通过改变系统温度,得到了多组模拟结果.观察对比了模拟结束时获得的原子构型图,并通过计算修复过程中石墨烯内 5, 6, 7 元环的数量变化,研究了不同金属原子对缺陷石墨烯的催化修复效果,发现在适当的温度(1600 K 和 2000 K)下,与无金属原子条件下的修复结果相比,两种金属原子都表现出了一定的催化修复能力,且 Ni 表现出的催化修复能力要优于 Pt.为了探究其背后的机理,我们模拟了部分典型的结构演变.发现 Ni 和 Pt 原子分别会导致“环内跳出”和“断环”的局部结构转变,并且在不同温度下均表现出不同程度捕获碳链的能力.此外,观察了两种金属原子在平面内外的不同迁移行为,并通过绘制金属原子的迁移路线,计算其迁移量,进一步研究了两种金属原子不同的催化修复机理.研究结果有利于认识不同金属原子具有的不同催化修复效果,理解不同金属原子的催化作用机制,有助于针对缺陷石墨烯的修复选择合适的催化剂. 展开更多
关键词 多空位缺陷石墨烯 金属原子 修复 分子动力学模拟
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退火温度调控多层折叠石墨烯力学性能的分子动力学模拟
20
作者 李兴欣 李四平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期172-179,共8页
退火是石墨烯宏观组装材料常用的制备工艺之一,广泛用于其性能的调控.在石墨烯基材料中,石墨烯片层由于其自身的二维特性通常在微纳米尺度下呈现出多层折叠的结构.然而这种微观结构对材料力学性能退火调控的影响仍未得到充分的了解.为... 退火是石墨烯宏观组装材料常用的制备工艺之一,广泛用于其性能的调控.在石墨烯基材料中,石墨烯片层由于其自身的二维特性通常在微纳米尺度下呈现出多层折叠的结构.然而这种微观结构对材料力学性能退火调控的影响仍未得到充分的了解.为了阐明多层折叠石墨烯力学性能与退火温度间的调控关系,基于分子动力学模拟研究了材料弹性模量、拉伸强度、极限应变以及断裂韧性等关键力学性能参数随退火温度的变化规律,进而结合观察微观结构的演化过程揭示了性能调控现象的物理机制.结果表明:更高的退火温度将增强多层折叠石墨烯的弹性模量与拉伸强度,但同时削弱了其极限应变,并且其断裂韧性能够在一定退火温度范围内实现强化.研究发现,以上力学性能的调控作用归因于更高的退火温度将造成更加密集的层间交联,从而增强了折叠区域层间界面的相互作用,并限制了折叠结构的形态展开,致使结构破坏模式发生转变. 展开更多
关键词 多层折叠石墨烯 退火温度 力学性能 分子动力学模拟
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