摘要
石墨烯作为一种具有优异力学、电学和热学性能的新型二维材料,在航空航天、电子器件、储能材料等领域展现出巨大的应用潜力。
然而,实际制备的石墨烯材料中不可避免地存在各种缺陷,这些缺陷会显著影响石墨烯的性能,特别是其力学性能。
因此,研究缺陷对石墨烯拉伸性能的影响对于其性能优化和实际应用具有重要意义。
本文采用分子动力学模拟方法,研究了不同类型的缺陷(如单空位缺陷、双空位缺陷、Stone-Wales缺陷等)对石墨烯拉伸性能的影响,分析了缺陷类型、尺寸、浓度等因素对石墨烯力学行为的影响规律,并从原子尺度揭示了缺陷影响石墨烯拉伸性能的微观机制。
关键词:石墨烯;缺陷;拉伸性能;分子动力学模拟;力学行为
#1.1石墨烯石墨烯是由碳原子以sp²杂化方式构成六角形蜂窝状晶格的二维材料,是构建其他维度碳材料(如富勒烯、碳纳米管、石墨)的基本单元[1]。
石墨烯具有优异的力学、电学、热学和光学性能。
#1.2石墨烯缺陷实际制备的石墨烯材料中不可避免地存在各种缺陷,常见的缺陷类型包括:点缺陷:主要指单空位缺陷和双空位缺陷,分别指石墨烯晶格中缺少一个或两个碳原子。
线缺陷:主要指晶界和Stone-Wales缺陷,晶界是由不同晶格取向的石墨烯晶粒拼接而成,Stone-Wales缺陷是指石墨烯晶格中一对碳原子发生旋转形成的五元环和七元环结构。
其他缺陷:除了点缺陷和线缺陷,石墨烯中还可能存在其他类型的缺陷,例如掺杂原子、吸附原子、拓扑缺陷等。
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