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软(聚合物)基底上石墨烯片单轴压缩过程中的褶皱形成

介观与纳米尺度物理 2024-07-09 v1

摘要

对位于平坦可变形(聚合物)基底上的单层和多层石墨烯片中褶皱和折叠的形成进行了建模。结果表明,基底的可变形性导致了显著特征的出现。与刚性晶体的平坦表面相反,软聚合物基底的分子可以渗入石墨烯片的褶皱和折叠中,完全填充片下的空隙。此外,片的垂直折叠不仅可以指向远离基底的方向,还可以向下进入基底,穿透基底。通过对石墨烯/聚合物双组分系统的单轴压缩进行建模,考虑了外部压力和基底分子的热振动。高外部压力p150p\ge 150~bar导致系统初始基态得到显著的额外稳定化。在超过临界值的单轴压缩下,石墨烯片中出现局部褶皱系统,其内部充满基底分子。温度升高导致褶皱尺寸增大,数量减少。最大的褶皱在基底开始熔化之前形成。熔化导致所有褶皱和小折叠完全消失。熔化后的基底冷却会导致其结晶,但表面石墨烯片中的褶皱系统不会恢复。因此,聚合物基底的熔化及其后续冷却可以作为消除石墨烯片局部褶皱和折叠的一种方法。

关键词

引用

@article{arxiv.2407.05018,
  title  = {Wrinkle formation during uniaxial compression of a graphene sheet lying on a soft (polymer) substrate},
  author = {Alexander V. Savin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2407.05018},
  year   = {2024}
}

备注

11 pages, 11 figures