官能化對五邊形石墨烯力學性能的影響及機理研究

編號：CYYJ01765

篇名：官能化對五邊形石墨烯力學性能的影響及機理研究

作者：韓同偉 李仁 操淑敏 張小燕

關(guān)鍵詞： 五邊形石墨烯 力學性能 官能化 分子動力學

機構(gòu)： 江蘇大學土木工程與力學學院 江蘇大學化學化工學院

摘要： 五邊形石墨烯是近年來提出的一種完全由碳五元環(huán)組成的新型二維納米材料.本文采用分子動力學方法研究了氫基、環(huán)氧基和羥基等官能團表面修飾及官能化率對五邊形石墨烯力學性能和變形破壞機制的影響以及官能化對升溫時五邊形石墨烯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的影響規(guī)律.研究發(fā)現(xiàn),分別引入3種官能基團均可以有效地調(diào)控五邊形石墨烯的力學性能和變形破壞機制.五邊形石墨烯的楊氏模量和彈性極限均隨官能化率的增大先劇烈減小再緩慢增大,而極限彈性應(yīng)變單調(diào)遞增.低官能化率五邊形石墨烯在拉伸載荷下仍然表現(xiàn)出類似于完美五邊形石墨烯的塑性變形破壞特征,不受約束升溫時出現(xiàn)碳環(huán)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,臨界轉(zhuǎn)變溫度高于五邊形石墨烯,而完全官能化可使五邊形石墨烯由塑性向脆性變形破壞機制的轉(zhuǎn)變,升溫時五邊形石墨烯并未出現(xiàn)碳環(huán)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變.研究結(jié)果可為有效調(diào)控五邊形石墨烯等二維納米尺度材料的力學性能提供理論基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù).