基于分子动力学的石墨烯/ 碳化硅复合材料力学性能研究

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.05.019

华南理工大学学报（自然科学版）

基于分子动力学的石墨烯/ 碳化硅复合材料力学性能研究

湛家铭姚小虎^† 李旺辉

华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640

收稿日期:2017-01-16 出版日期:2017-05-25 发布日期:2017-04-01
通信作者: 姚小虎( 1974-) ，男，博士，教授，主要从事计算力学方法和分子模拟研究． E-mail:yaoxh@scut. edu. cn
作者简介:湛家铭( 1993-) ，男，博士生，主要从事计算力学方法和分子模拟研究． E-mail:zhan．jm@mail．scut．edu．cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目( 11672110， 11372113)

A Probe into Mechanical Properties of Graphene/ SiC Composites Based on Molecular Dynamics

ZHAN Jia-ming YAO Xiao-hu LI Wang-hui

School of Civil Engineering and Transportation,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2017-01-16 Online:2017-05-25 Published:2017-04-01
Contact: 姚小虎( 1974-) ，男，博士，教授，主要从事计算力学方法和分子模拟研究． E-mail:yaoxh@scut. edu. cn
About author:湛家铭( 1993-) ，男，博士生，主要从事计算力学方法和分子模拟研究． E-mail:zhan．jm@mail．scut．edu．cn
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China( 11672110， 11372113)

摘要/Abstract

摘要： 为揭示复合材料在拉伸过程中的破坏机理，对石墨烯/碳化硅复合材料的拉伸力学性能进行了分子动力学模拟．研究结果表明: 石墨烯与碳化硅接触的界面结构会影响复
合材料的整体力学性能; 相较于纯碳化硅，石墨烯/碳化硅复合材料在拉伸时，损伤更容易在界面处成核并生长; 当石墨烯与碳化硅通过不同界面接触时，石墨烯与基底之间的不同相互作用使复合材料有不同的力学性能，相较于石墨烯直接与碳化硅的C 表面接触，当石墨烯与Si 原子接触时复合材料有更高的强度和失效应变．

关键词: 分子动力学, 石墨烯, 单轴拉伸, 复合材料, 力学性能, 界面影响

Abstract: In order to discover the underlying mechanisms of tensile fracture of composites,the tensile mechanical properties of graphene /SiC composites are simulated on the basis of molecular dynamics ( MD) .The results show that ( 1) the interface between graphene and SiC may affect the mechanical properties of the whole composite systems; ( 2) in comparison with the damage of bulk SiC systems,the damage of the composites tends to nucleate and grow on the interface in the tension process; ( 3) graphene /SiC composites with different interface structures possess different mechanical behaviors due to the various interaction between graphene and SiC; and ( 4) in comparison with the contact of grapheme sheet with C surface,the direct contact of single graphene sheet with Si in the substrate results in higher strength and failure strain.

Key words: molecular dynamics, graphene, uniaxial tension, composite, mechanical property, interface effect

湛家铭姚小虎李旺辉. 基于分子动力学的石墨烯/ 碳化硅复合材料力学性能研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2017.05.019.

ZHAN Jia-ming YAO Xiao-hu LI Wang-hui. A Probe into Mechanical Properties of Graphene/ SiC Composites Based on Molecular Dynamics[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2017.05.019.

[1]	胡松喜, 冯彦洪, 殷小春, 等 . 脉振频率对脉振模压成型UHMWPE结构与性能的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(8): 144-154.
[2]	谭海兵, 李姝, 王静, 等. 固溶温度对GH4099合金显微组织和力学性能的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(8): 136-143.
[3]	康澜, 陈宗霖, 林益伟. 高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的轴压力学性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(7): 1-12.
[4]	康澜, 邬彬, 陈志邦. 激光熔覆技术修复局部腐蚀钢板后修复件的力学性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(5): 137-146.
[5]	徐宁, 汪海年, 陈玉, 等. 基于分子动力学的生物沥青相容性研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(5): 65-72.
[6]	罗小勇, 程茜, 程俊峰, 等. 盐酸腐蚀混凝土受反复压应力作用时的力学性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(5): 73-85.
[7]	赵津, 秦杨军, 刘畅, 等. 纳米通道内石墨烯基传热的非平衡分子动力学研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(3): 140-146.
[8]	李静, 韩淑镁, 李文君, 等. 以水性丙烯酸树脂为基质的低居里点PTC材料[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(9): 80-87.
[9]	叶君叶芳熊犍. 含Eu3+的PVA/CMC荧光水凝胶的结构与性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(9): 37-45.
[10]	徐艳, 童自亮, 曾增, 等. 灌浆料对预制拼装承插式桥墩力学性能的影响[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(5): 84-91.
[11]	吴波, 曹慧璇, 林朗, 等. 水泥砂土浆的力学性能试验研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(5): 1-8.
[12]	杨世玉, 赵人达, 靳贺松, 等. 地聚物砂浆的力学性能与孔结构分形特征分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(3): 126-135.
[13]	耿魁伟徐志平李徐. 基于 MoS₂ /Graphene 复合材料的摩擦纳米发电机[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2020, 48(10): 113-119,128.
[14]	张广泰陆东亮魏飞来张晓旭曹银龙. 热氧老化作用下废旧叠层轮胎隔震垫的力学性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(8): 16-22.
[15]	李百建朱良生符锌砂李勇. 两种内衬加固混凝土管涵的力学性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(6): 101-107.

基于分子动力学的石墨烯/ 碳化硅复合材料力学性能研究

A Probe into Mechanical Properties of Graphene/ SiC Composites Based on Molecular Dynamics

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价