編號(hào)：NMJS04923
篇名：單層石墨烯薄膜材料納米壓痕過程的分子動(dòng)力學(xué)解析
作者：張霖； 趙宏偉； 楊倚寒； 馬智超； 黃虎； 馬志超；
關(guān)鍵詞：非金屬材料力學(xué)性能； 單層石墨烯薄膜； 分子動(dòng)力學(xué)； 納米壓痕； 應(yīng)力分布；
機(jī)構(gòu)： 吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院；
摘要： 在原子尺度上分析了單層石墨烯的納米力學(xué)性能和變形損傷機(jī)理,得到了納米壓痕仿真的載荷-位移曲線;對(duì)不同半徑金剛石壓頭、不同半徑石墨烯材料、不同溫度以及邊界條件等因素對(duì)石墨烯納米力學(xué)性能的影響分別進(jìn)行了討論,并得到了以下結(jié)論:當(dāng)壓頭壓入深度小于臨界深度hc時(shí),石墨烯材料發(fā)生純彈性形變;達(dá)到hc時(shí),石墨烯薄膜壓頭下方原子鍵斷裂并產(chǎn)生撕裂破壞;大于hc時(shí),在壓頭下方區(qū)域的原子相對(duì)位置不能完全恢復(fù)到壓入前的位置,這些原子成為石墨烯材料再次加載時(shí)的破壞起點(diǎn)。薄膜材料出現(xiàn)裂口后,集中于壓頭下方的最大應(yīng)力迅速減小,應(yīng)力隨之發(fā)生了均勻化分布。此外,石墨烯材料半徑主要影響壓痕過程中的臨界深度,而對(duì)臨界載荷、彈性模量和破壞應(yīng)力的影響不大。溫度升高引發(fā)石墨烯薄膜材料的彈性模量和破壞極限均出現(xiàn)了一定程度的下降。
