【摘 要】
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作为碳的同素异形体,石墨炔是由苯环和炔键单元组成的类似三维多孔材料的二维材料.相对于石墨烯,石墨炔虽然强度有所降低,但是具有更好的韧性,使得石墨炔材料在微颗粒冲击防护领域具有重要的应用价值.首先,本文首次通过原子力显微镜实验测得了石墨炔的基本力学特性,并通过对实验过程进行分子动力学模拟得到石墨炔的失效行为.通过原子力显微镜实验测得石墨炔的弹性模量为218.5 GPa,该值仅为通过分子动力学模拟计算
【机 构】
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中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室,北京100190;中国科学院大学工程科学学院,北京100049
【出 处】
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2018第十二届全国爆炸力学学术会议
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作为碳的同素异形体,石墨炔是由苯环和炔键单元组成的类似三维多孔材料的二维材料.相对于石墨烯,石墨炔虽然强度有所降低,但是具有更好的韧性,使得石墨炔材料在微颗粒冲击防护领域具有重要的应用价值.首先,本文首次通过原子力显微镜实验测得了石墨炔的基本力学特性,并通过对实验过程进行分子动力学模拟得到石墨炔的失效行为.通过原子力显微镜实验测得石墨炔的弹性模量为218.5 GPa,该值仅为通过分子动力学模拟计算得到的弹性模量值的一半,这是由于在石墨炔的制备过程中不可避免地产生了缺陷.分子动力学模拟得到单层石墨炔的弹性模量和强度分别为489.04 GPa和33.95 GPa.同时,在原子层面上研究了石墨炔薄膜的失效行为,当压头下压时C≡C键、C=C键和C-C相继破坏,破坏后的原子键会有规律的发生重新组合并在薄膜中间形成一条不规则的裂缝.最后,探究了不同加载速度、压头半径下石墨炔薄膜的力学响应规律,并针对不同的加载工况提出了一个修正的分析模型.
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