氢功能化石墨烯同素异形体的力学性能
材料科学
2013-08-23 v1
摘要
我们进行了分子动力学 (MD) 模拟，以研究氢覆盖度 spanning 整个范围 (0-100%) 的氢功能化石墨烯同素异形体 (GAs) 的力学性能。考虑了四种具有比石墨烯更大单晶格尺寸的同素异形体（石墨炔、环状石墨烯、八边形石墨烯和联苯撑）。研究了功能化程度和分子结构对杨氏模量和强度的影响，并首次报道了一些新型 GAs 的失效过程。我们表明，在敏感阈值内，随着 H 覆盖度的增加，氢化 GAs 的力学性能急剧恶化，超过该阈值后，力学性能对 H 覆盖度的增加不再敏感。这种急剧恶化源于 sp2 键向 sp3 键的转化以及无支撑 sp3 键的易旋转性。具有不同晶格结构的同素异形体对应于不同的敏感阈值。完全氢化同素异形体的杨氏模量恶化程度可比相应原始结构小高达 70%。此外，拉伸强度显示出甚至更大的下降（约 90%），并且即使 H 覆盖度很小，其对 H 覆盖度也表现出更高的敏感性。我们的结果表明，在分析由功能化 GAs 制造的纳米器件的性能特征时，必须考虑这种独特的覆盖度依赖性力学性能恶化。
引用
@article{arxiv.1308.4696,
title = {Mechanical properties of hydrogen functionalized graphene allotropes},
author = {Yinfeng Li and Dibakar Datta and Zhonghua Li and Vivek B. Shenoy},
journal= {arXiv preprint arXiv:1308.4696},
year = {2013}
}
备注
11 pages, 4 figures