收藏本站
《湘潭大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

石墨烯薄膜杨氏模量的分子动力学研究

谭新君  
【摘要】:石墨烯具有出色的光学、电学、磁学及力学方面的性质,有着广阔的应用前景,可被用于质量和气体传感器、微型机械发电机、纳米复合材料、晶体管、半导体设备、纳米微电子机械系统等领域。而石墨烯的力学性质将直接影响到其各方面性能的发挥,也制约着石墨烯纳米装置的稳定性和可靠性。 本文采用分子动力学(MD)方法利用圆膜弹性理论对独立式悬置圆膜石墨烯进行模拟计算获得石墨烯的杨氏模量。研究的主要内容如下: 1.按扰度的大小的不同采用分阶段研究的方法研究了单层石墨烯的杨氏模量。薄膜在扰度较小时和扰度较大时具有不同的弹性反应特征。在扰度较小的情况下,压头对薄膜形变的影响比较小,适用点加载理论,而在扰度较大的情形下,压头的大小对石墨烯的形变状态的影响比较大,应该考虑球形压头大小对杨氏模量计算的影响。本文采用点加载模式对扰度较小时的数据组进行了分析以及采用球形压头加载模式对扰度较大时的数据组进行了分析,得出单层石墨烯的杨氏模量为1.00±0.05TPa。 2.分析了压头的半径的大小、圆膜尺寸的大小以及薄膜的预应力的不同对薄膜的杨氏模量计算值的影响,分析比较了采用加载作用力与薄膜扰度的关系为立方关系或者线性项加立方项的对应关系所获计算结果的异同。 3.研究了多层石墨烯的杨氏模量,提出了等效压头的概念。利用扰度较大时的数据组进行分析获得多层石墨烯的杨氏模量,得到了1-5层石墨烯的杨氏模量值为1.06TPa,0.82TPa,0.78TPa,0.91TPa,1.00TPa。模拟计算结果表明石墨烯的杨氏模量值对石墨烯的厚度具有一定的依赖作用,当石墨烯薄膜的厚度在3个原子层以下时,随着厚度的增加,杨氏模量会逐渐减小,当厚度大于3个原子层是,随着厚度的增加,杨氏模量又会逐渐的增大,并最终趋近于块体的杨氏模量值。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O613.71

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 周焕文;A PERTURBATION SOLUTION IN THE NONLINEAR THEORY OF CIRCULAR PLATES[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);1981年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 温吉华;Monte Carlo方法在原子物理教学中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2002年02期
2 全桂英;;Mathematica在简谐振动合成分析中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年04期
3 蔡琳,吕燕伍;Ga_(1-x)Al_xN/GaN量子点红外吸收谱[J];北京交通大学学报;2005年03期
4 李世刚,刘辉,陈标华;素数的一个特殊性质及其用于伪随机数生成的方法[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年03期
5 李世刚,刘辉,陈标华;超素数法长周期伪随机数发生器的应用算法[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年06期
6 孙贺明,白照印,宋海洋,张国香;Cu表面生长Ag薄膜过程的分子动力学模拟[J];北京理工大学学报;2005年09期
7 刘志明;刘国松;许菁;吴婕;;球隙模型的经典Monte Carlo模拟[J];长春工程学院学报(自然科学版);2006年01期
8 李端明;刘海顺;胡苗苗;王怀军;;电子双缝衍射的计算机模拟[J];大学物理;2008年11期
9 张流生;在力学教学中介绍计算物理学[J];大学物理;1997年05期
10 饶瑞昌,符五久;逆算符方法求解非线性方程简介[J];抚州师专学报;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 敖冰云;汪小琳;;金属钚中氦与空位相互作用的原子模拟研究[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李燕峰;若干二元金属间化合物电子结构、弹性和热力学性质的密度泛函研究[D];中南大学;2011年
2 杨德贵;基于红外序列图像的地物类型反演、目标检测与被动测距研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 邓辉球;二元合金系表面聚集的计算机模拟研究[D];湖南大学;2001年
4 张光莹;含分布裂缝岩石的弹性本构及波传播特性研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
5 林德昌;全硅沸石与有机分子相互作用的模拟计算及低硅沸石结晶行为的研究[D];复旦大学;2003年
6 李拂晓;亚微米GaAs PHEMT器件及其小信号建模[D];东南大学;2006年
7 韩开锋;含分布裂缝岩石中弹性波传播特性研究[D];国防科学技术大学;2006年
8 王立无;红外薄膜系统的设计和制备[D];四川大学;2007年
9 黄代绘;快速大幅度增压法测量物质的Grüneisen参数[D];西南交通大学;2007年
10 郭晓光;单晶硅纳米级磨削过程的分子动力学仿真研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余波;惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统和非线性重建方法研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 高振兴;聚合物/微孔混合体系粘度的分子动力学计算[D];郑州大学;2010年
3 张云庚;第一性原理研究Ce掺杂ZnO、Ce/N共掺杂TiO_2及透明导电氧化物In_4Sn_3O_(12)和In_4Ge_3O_(12)的电子结构和光学性质[D];河南大学;2011年
4 全清华;生物组织中的光传输及光源定位研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 李帅方;电解清洗电流效率的模拟研究[D];西南大学;2012年
6 张红辉;油轮静电防爆技术的研究[D];上海海运学院;2001年
7 王峰;白血病激光光动力治疗的光剂量研究[D];福建师范大学;2003年
8 彭东青;复杂结构的离散介质表面光漫反射特性[D];福建师范大学;2003年
9 李欣竹;金属物态方程的讨论[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
10 倪亚贤;在高中物理学习中引入数值计算的探索[D];苏州大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李家宝,覃明,马素媛,陈昌荣,Vincent JI;薄膜几种重要力学性能的评价[J];理化检验.物理分册;2003年09期
2 吴勇华,杨决宽,陈云飞,庄苹;超晶格薄膜热传导的分子动力学模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2003年04期
3 霍德鸿,梁迎春,程凯,董申;基于原子力显微镜和分子动力学的纳米压痕技术研究[J];机械工程学报;2004年06期
4 王云山,梁碧芳;岩石弹性的激光实验研究[J];大庆石油学院学报;1988年02期
5 翟甲友;王锋华;罗联;马蓦;林建国;;钼含量对Ti-xMo-7.5Nb-1Sn合金力学性能的影响[J];稀有金属;2008年06期
6 马崇;徐连勇;荆洪阳;霍立兴;;涂层杨氏模量的测量方法研究[J];河北电力技术;2006年06期
7 孙振锋;齐乐华;舒扬;李贺军;;有限元方法的小管径单壁碳纳米管杨氏模量预测[J];西安交通大学学报;2007年09期
8 邓胜军;;用位移传感器测量固体材料的杨氏模量[J];湘南学院学报;2007年05期
9 周文志;;PET薄膜挺度初探[J];聚酯工业;1991年03期
10 杨诚成,蔡振岩;用自由振动法测定材料的杨氏模量[J];实验室研究与探索;1993年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹阿静;魏悦广;;二维分子动力学模拟纳米薄膜从基体上撕开[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
2 余翔;杨小震;;分子动力学研究无规聚丙烯薄膜的构象态跃迁与玻璃化转变[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
3 徐爽;郭雅芳;;纳米铜薄膜尺度效应的分子动力学研究[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年
4 徐然;刘彬;;非平衡态分子系统中温度的计算[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
5 赵亚溥;;纳米尺度表/界面力电耦合的分子动力学/第一原理模拟[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 郑勇刚;;金属纳米线力学行为的分子动力学研究[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年
7 刘光勇;;有孔纳米单晶铜薄膜拉伸断裂特性的分子动力学模拟[A];第十二届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2004年
8 李可斌;李西军;刘长松;朱震刚;杜家驹;朱警生;张裕恒;;巨磁电阻La(Y)_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3材料的内耗和杨氏模量[A];内耗与超声衰减——第五届全国固体内耗与超声衰减学术会议论文集[C];1997年
9 魏东山;李奕杰;廖琦;金熹高;;分子动力学模拟研究聚合物相图[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年
10 陈晓军;黄玮;高小铃;;外电场下PDMS化学键解离的从头算分子动力学计算[A];首届核化学与放射化学青年学术交流会论文摘要集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 孙文生 通讯员 张晓奇;新型“光生态薄膜”在杨凌研发成功[N];陕西日报;2010年
2 通讯员 钟伟 陈淼;“凯利包装”试产会“呼吸”的薄膜[N];绍兴日报;2009年
3 古月;艾利·丹尼森公司推出多用途高光白色PP薄膜[N];中国包装报;2009年
4 本报记者 那罡;为苏州昆岭薄膜增添绿色动力[N];中国计算机报;2010年
5 文报;佛塑股份开发复合智能节能薄膜[N];中国包装报;2010年
6 吕军锋;薄膜表面极性火焰处理技术的原理及其特点[N];中国包装报;2009年
7 张图;美国Pentapharm敏感药物包装薄膜生产线扩产[N];中国包装报;2009年
8 魏明;薄膜回收篇[N];中国包装报;2011年
9 记者 徐雯雯;义和科技:三方联手打造“黄金薄膜”[N];莱芜日报;2011年
10 黄英;首条端对端薄膜硅电池生产线成功安装[N];中国企业报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高雪峰;嘧啶核苷磷酸化酶、鳞状上皮细胞癌抗原以及亚甲基四氢叶酸脱氢/水解酶的分子模拟[D];吉林大学;2005年
2 陈冬;二维原子团簇和缺陷团簇的跃迁及扩散行为研究[D];湖南大学;2010年
3 张治国;单晶材料纳米级切削机理的研究[D];天津大学;2009年
4 李之杰;碳团簇沉积类金刚石薄膜机制的分子动力学模拟研究[D];复旦大学;2004年
5 熊大曦;某些热现象的分子动力学研究[D];清华大学;1998年
6 郑采星;液态(943K)Al快速凝固为非晶态过程中微观结构的分子动力学模拟研究[D];湖南大学;2001年
7 程东;Cu/Ni纳米多层膜微观强化机理及微摩擦学特性的分子动力学模拟[D];大连海事大学;2005年
8 陈小燕;纳米通道内流体的分子动力学研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 叶翔;纳米体系结构相变及物性的分子动力学模拟[D];复旦大学;2007年
10 郑斌;基于分子动力学的金属纳米颗粒和纳米线的变形行为研究[D];大连理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谭新君;石墨烯薄膜杨氏模量的分子动力学研究[D];湘潭大学;2011年
2 朱素华;共阳离子碱金属卤化物熔融盐的分子动力学模拟[D];广西大学;2004年
3 胡应杰;硝化甘油结构与性能的量子化学、分子动力学和分子力学研究[D];南京理工大学;2004年
4 关怡多;涂层杨氏模量共振测试系统的研究[D];北京交通大学;2010年
5 吴晓;高压下AlH_3相变的第一性原理研究[D];华东师范大学;2010年
6 王三跃;褐煤结构的分子动力学模拟及量子化学研究[D];太原理工大学;2004年
7 寇云鹏;单晶硅纳米级切削过程的分子动力学仿真研究[D];燕山大学;2010年
8 肖时芳;Fe、Ni、Zr纳米晶体微观结构与力学性能的分子动力学模拟[D];湖南大学;2004年
9 邱宇;分子动力学结合不同势研究Ir团簇熔化性质[D];新疆大学;2008年
10 岳野;并行耗散分子动力学研究[D];北京化工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026