多晶石墨烯拉伸性能的分子动力学模拟文献综述

 2024-07-25 17:34:19
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,在纳米电子器件、复合材料、储能等领域展现出巨大的应用潜力。

然而,实际制备的石墨烯多为多晶结构,其力学性能受晶界影响较大,因此深入理解多晶石墨烯的力学行为对于其应用至关重要。

分子动力学模拟作为一种强大的工具,能够在原子尺度上揭示材料的微观结构和力学行为之间的关系。

本文首先介绍了石墨烯的结构、性质以及分子动力学模拟方法,然后重点综述了近年来国内外利用分子动力学模拟方法研究多晶石墨烯拉伸性能的研究进展,包括晶界类型、晶界角度、温度、应变速率等因素对多晶石墨烯力学性能的影响,并对未来的研究方向进行了展望。


关键词:多晶石墨烯;拉伸性能;分子动力学模拟;晶界;力学性能

1.引言

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化方式构成的二维蜂窝状晶格结构材料,具有优异的力学、电学、热学和光学性能[1]。

自2004年首次被发现以来,石墨烯因其独特的性质和广阔的应用前景引起了科学界的广泛关注。

石墨烯的杨氏模量高达1TPa,断裂强度约为130GPa,是目前已知强度最高的材料之一[2],因此在航空航天、超级电容器、柔性电子器件等领域具有巨大的应用潜力。


然而,大面积、高质量的单晶石墨烯制备仍然面临巨大挑战,实际制备的石墨烯多为多晶结构,即由多个晶粒以不同取向拼接而成,晶粒之间存在晶界。

晶界作为一种缺陷结构,会影响石墨烯的力学、电学等性能。

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