基于分子動力學的石墨烯-銅復合材料機械特性研究.pdf

1、石墨烯是一種性能極優(yōu)的二維材料，其具有極高的強度、優(yōu)良的熱學特性與電學特性，這些特性使得其自2004年被發(fā)現(xiàn)以來得到了廣泛的研究。石墨烯作為增強體與金屬基體組成的復合材料及其強度研究是其中的研究熱點之一。為了從微觀機理上了解石墨烯作為增強體的作用，本文利用分子動力學模擬的分析方法，對石墨烯與銅基體組成的復合材料在不同的載荷類型下進行機械特性的研究。
　　首先，建立了銅納米線以及石墨烯與銅基體組成的復合材料（石墨烯/銅復合材料）模型

2、并對其在軸向拉伸載荷下的機械特性進行分析。主要比較了復合材料和銅納米線的強度以及通過改變石墨烯的手性與層數(shù)等來研究這些因素對于復合材料強度的影響。分析結(jié)果表明，石墨烯能極大的增強銅基體材料的拉伸強度，石墨烯的手性極大的影響了拉伸強度和屈服應(yīng)變的大小，石墨烯的層數(shù)則對楊氏模量以及拉伸強度的影響更大。
　　其次，對銅納米線以及石墨烯/銅復合材料在彎曲載荷下的機械響應(yīng)進行研究。研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯是復合材料彎曲強度的主導因素，具有不同手性的

3、石墨烯與銅基體組成的復合材料彎曲強度有較大的差異，而石墨烯相對于銅基體的位置不同對于彎曲強度影響較小。溫度的變化對于復合材料彎曲強度影響效果不顯著，并沒有出現(xiàn)明顯的軟化現(xiàn)象。
　　最后，分析了石墨烯/銅復合材料在軸向壓縮載荷下的屈曲特性并與銅納米線的屈曲特性進行比較。與復合材料的拉伸特性以及彎曲特性相反，在屈曲特性分析中石墨烯并沒有對銅基體材料的屈曲強度起到增強作用，相反還有一定程度的減弱。另外，溫度的升高對屈曲強度的減弱作用較明