編號：CYYJ04306
篇名：不同荷載作用下二維硼烯的力學(xué)性能及變形破壞機(jī)理
作者：韓同偉 李選政 趙澤若 顧葉彤 馬川 張小燕
關(guān)鍵詞： 硼烯 力學(xué)性能 變形機(jī)理 分子動力學(xué)
機(jī)構(gòu)： 江蘇大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院 江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院
摘要： 二維硼烯具有豐富的物理和化學(xué)性質(zhì),在凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)等領(lǐng)域引起了廣泛的研究興趣,但硼烯在不同荷載作用下的力學(xué)性能和變形破壞機(jī)理仍需進(jìn)一步研究.本文采用分子動力學(xué)方法模擬了硼烯的拉伸、剪切和納米壓痕破壞過程,獲得了硼烯的關(guān)鍵力學(xué)性能參數(shù),并從兩種不同類型的B—B鍵長隨應(yīng)變/壓入深度的變化規(guī)律分析了硼烯在不同載荷作用下的力學(xué)性能和變形破壞機(jī)理.研究發(fā)現(xiàn),硼烯的拉伸力學(xué)性能表現(xiàn)出顯著的各向異性特性,沿扶手椅方向的楊氏模量和強(qiáng)度遠(yuǎn)高于沿鋸齒方向,而硼烯的剪切力學(xué)性能的各向異性特性不明顯,產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因可歸因于強(qiáng)σ鍵B—B鍵和弱多中心鍵的不同貢獻(xiàn).研究還發(fā)現(xiàn),硼烯在球形和圓柱形壓頭載荷作用下表現(xiàn)出不同的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律.在球形壓頭載荷作用下,硼烯能承受的最大壓入載荷遠(yuǎn)低于圓柱形壓頭的情況,而且無法測得與拉伸一致的本征力學(xué)性能參數(shù),而采用圓柱形壓頭沿不同的方向壓入硼烯薄膜時,硼烯也表現(xiàn)出與拉伸時類似的各向異性特性,并且可以測得與拉伸時一致的楊氏模量等力學(xué)性能參數(shù).本文還研究了壓痕模型尺寸與壓頭半徑的比值、壓頭加載速率和加載溫度等因素對硼烯力學(xué)性能參數(shù)的影響規(guī)律.以上研究結(jié)果可為基于硼烯的微/納米機(jī)電系統(tǒng)的實際應(yīng)用提供重要指導(dǎo)。
