石墨烯及其元素类似物：断裂现象的分子动力学视角

石墨烯及某些类石墨烯二维材料；六方氮化硼（hBN）和硅烯具有独特的力学性能，这严重限制了用于常见脆性和延性材料的传统理论在预测这些材料断裂响应时的适用性。本研究使用 LAMMPS 通过分子动力学（MD）模拟揭示了不同微小裂纹长度下石墨烯、hBN 和硅烯纳米片的断裂响应。这些大面积二维材料的有效强度由其断裂韧性决定。我们的研究对石墨烯及其元素类似物的力学性能进行了对比分析，并表明就力学性能而言，hBN 可以成为石墨烯的良好替代品。我们还发现，预制裂纹的薄片以脆性方式断裂，其失效由裂纹尖端处原子键的强度决定。MD 预测的断裂韧性与由 Griffith 脆性断裂理论确定的断裂韧性存在显著差异，这限制了 Griffith 判据在纳米裂纹情况下对这些材料的适用性。此外，在这些材料纳米片的扶手椅方向和锯齿形方向上测得的强度表明，与锯齿形方向相比，扶手椅方向上的键具有更强的抵抗裂纹扩展的能力。