作为弹性阻尼器的石墨烯纳米带

由不同二维纳米材料组成的异质结构可具有对许多应用颇具前景的非平凡物理与力学性质。有趣的是，在某些情况下，可以制备由弱拉伸与强拉伸畴组成、具有相同化学成分的异质结构，正如一些聚合物链、DNA以及支持这种两相拉伸效应的金属间纳米线所展示的那样。这些材料在较强的张力下会分裂为具有较小和较大拉伸应变的畴。在此区域内，由于较大应变畴以较小应变畴为代价而生长，平均应变在恒定拉力下增加。本文借助分子动力学模拟描述了石墨烯纳米带的两相拉伸现象。我们研究中揭示的石墨烯这一前所未有的特征与分隔不同弹性应变畴的畴壁成核及运动的特殊性有关。结果表明，由于畴壁成核与运动过程中的能量耗散，加载-卸载曲线表现出类滞后的行为。在此，我们原创性地提出将石墨烯纳米带用作弹性阻尼器的构想，在弹性伸长过程中通过较大与较小应变畴共存，于循环加载-卸载时将机械应变能高效地转化为热。此外，在两极拉伸 regime 下，石墨烯纳米带是一种异质结构，其较大与较小应变畴的比例，以及随之而来的物理与力学性质，可通过施加弹性应变和/或热来可控地调节。