石墨烯纳米带滑动行为的探索

本工作提出了一种欧拉-伯恩斯基梁有限元（FE）模型， 用于研究石墨烯纳米带（GNR）在石墨烯基底上的层间相互作用力学。该FE模型通过采用Kolmogorov 和 Crespi势函数的分子动力学（MD）仿真进行校准。本研究主要关注边界条件对滑动行为和层间应变传递的影响， 当基底受均匀双向变形时。层间剪切或滑动行为取决于关键参数， 即基底施加的应变和GNR的长度。FE结果表明， 从基底传递到GNR的应变在达到临界值 $e_c$ 之前呈线性变化， 此后骤降。进一步发现， $e_c$ 出现在GNR长度临界值 $L_e$（约为14 nm） 之后。此外， 计算出的长度参数 $L_d$ 约为10 nm， 此值之上， GNR的滑动为耗散性。通过FE仿真， 我们也发现， 当GNR长度为大于或等于17 nm时， 边缘拉力饱和。我们的研究结果也突显了GNR惯性对其在不同边界条件下的滑动具有重要作用。我们还得出结论， 将传递给GNR的最大应变位于0.59% 和1.15% 之间。FE方法的结果在误差约为10% 时与MD仿真结果一致， 这可以归因于材料参数和仿真 setup 的选择。