理论教育 研究石墨烯裂纹和断裂的分子动力学模拟方法

研究石墨烯裂纹和断裂的分子动力学模拟方法

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:石墨烯用于生产电子设备时,石墨烯的裂纹是一个需要考虑的重要问题。可运用分子动力学模拟的方法研究单层石墨烯中的裂纹和裂纹路径。单层石墨烯断裂的另一原因是处于裂纹尖端的键断裂和键转动之间的相互竞争。该方法显示裂纹起始时为垂直锯齿形和扶手椅形的边缘,最终在扶手椅形石墨烯片中以不规则状扩展,但在锯齿形石墨烯片中仍以自相似裂纹扩展。

研究石墨烯裂纹和断裂的分子动力学模拟方法

石墨烯用于生产电子设备时,石墨烯的裂纹是一个需要考虑的重要问题。可运用分子动力学模拟的方法研究单层石墨烯中的裂纹和裂纹路径。研究表明,裂纹路径强烈依赖于初始裂纹的取向[欧麦尔坦可等(Omeltchenko et al.),1997],这取决于在电位上对截断函数的使用[哈雷等(Khare et al.),2007]。单层石墨烯断裂的另一原因是处于裂纹尖端的键断裂和键转动之间的相互竞争。然而,通过破坏裂纹尖端处的第一个键可产生对称断裂,通过破坏裂纹尖端处与第一个键相邻的键可产生非对称断裂[泰尔达尔卡等(Terdalkar et al.),2010]。用以研究裂纹扩展的另一种方法是使用耦合量子/连续力学的方法。它有助于在扶手椅形和锯齿形石墨烯片中寻找裂纹扩展。该方法显示裂纹起始时为垂直锯齿形和扶手椅形的边缘,最终在扶手椅形石墨烯片中以不规则状扩展,但在锯齿形石墨烯片中仍以自相似裂纹扩展。

由于石墨烯的裂缝,在应用石墨烯的高机械强度特性时会使其产生变化或影响其应用,因此需要通过原子分子动力学模拟,在纯张开载荷时对石墨烯六边形晶格的裂纹运动速度和不稳定性进行研究。研究表明,锯齿形裂纹方向的脆性裂纹在边缘位移的均匀载荷作用下,会以8.82km/s的超声速扩展。裂纹以直线行进,在低速时产生原子级光滑的边缘;而当超过临界速度(约8.20km/s)时,相当于石墨烯中瑞利波波速的65%,会发生折曲。(www.daowen.com)

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈