自2010年石墨烯的發(fā)現(xiàn)獲得Nobel物理學獎以來,二維材料發(fā)展十分迅速。由于和晶體硅基質有較好的相容性,石墨烯、硅烯和鍺烯在晶體管領域應用的前景引起人們極大的關注。而電子器件的制造離不開對材料的力學性質的認識,因此對石墨烯、硅烯和鍺烯力學性質的深入了解具有重要的應用價值。同時,對石墨烯、硅烯和鍺烯力學性質的進一步研究可以加深對這些材料的理論認識,研究涉及原子勢函數(shù)、分子動力學、晶體學和數(shù)值計算等諸多方面的問題,所以這方面的工作又具有相當?shù)膶W術價值。本文利用分子動力學模擬方法,進行了系統(tǒng)的工作,開展了手性石墨烯的拉伸力學性質、多層石墨烯的剪切性質和硅摻雜石墨烯的拉伸力學性質的研究;開展了翹曲硅烯剪切力學性質和尺寸及溫度影響因素的研究,以及平面硅烯拉伸和剪切力學性質研究;開展了鍺烯剪切力學性質和尺寸及溫度影響因素的研究;此外,首次開展了Ⅳ型菌毛力學性能的拉伸分子動力學研究。本文的研究成果和創(chuàng)新點主要包括:采用Tersoff勢對手性石墨烯的拉伸力學性質、多層石墨烯的剪切性質和硅摻雜石墨烯的拉伸力學性質進行了分子動力學模擬。研究了手性取向對石墨烯薄膜拉伸力學性質的影響,得到了相應的應力-應變... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 石墨烯綜述
    1.1 石墨烯的結構
    1.2 石墨烯彈性力學性質研究進展
        1.2.1 實驗研究進展
        1.2.2 理論預測進展
第2章 硅烯和鍺烯綜述
    2.1 硅烯
        2.1.1 硅烯的結構
        2.1.2 硅烯的制備
        2.1.3 硅烯彈性力學性質及研究進展
    2.2 鍺烯
        2.2.1 鍺烯的結構和制備
        2.2.2 鍺烯力學性質及研究進展
第3章 分子動力學原理
    3.1 分子動力學簡介
    3.2 基本理論
    3.3 分子力學勢能
        3.3.1 分子力學勢能簡介
        3.3.2 鍵合作用能
        3.3.3 非鍵作用能
        3.3.4 Tersoff和SW勢函數(shù)
    3.4 數(shù)值計算方法
    3.5 周期性邊界條件
        3.5.1 周期性邊界條件的介紹
        3.5.2 周期性邊界條件的缺點
    3.6 鄰域列表
    3.7 系綜
        3.7.1 NVE系綜
        3.7.2 NVT系綜
        3.7.3 NPT系綜
    3.8 恒溫調節(jié)
        3.8.1 Andersen恒溫調節(jié)
        3.8.2 Nose-Hoover Langevin恒溫調節(jié)
    3.9 原子應力計算
    3.10 拉伸分子動力學
        3.10.1 拉伸力的類型
        3.10.2 恒速SMD模式
        3.10.3 非平衡SMD分析
    3.11 分子動力學軟件LAMMPS
第4章 幾種石墨烯的力學性質
    4.1 手性石墨烯的拉伸力學性質
        4.1.1 手性石墨烯的幾何模型及模擬過程
        4.1.2 模擬結果及分析
    4.2 多層石墨烯的剪切力學性質
        4.2.1 多層石墨烯的幾何模型和模擬過程
        4.2.2 模擬結果及分析
    4.3 硅摻雜石墨烯的拉伸力學性質
        4.3.1 硅摻雜石墨烯的幾何模型和模擬過程
        4.3.2 模擬結果及分析
第5章 硅烯的力學性質
    5.1 翹曲硅烯的剪切力學性質
        5.1.1 翹曲硅烯的結構模型和模擬過程
        5.1.2 尺寸大小對翹曲硅烯剪切力學性質的影響
        5.1.3 溫度對翹曲硅烯剪切力學性質的影響
    5.2 平面硅烯的力學性質
        5.2.1 平面硅烯的結構模型和模擬過程
        5.2.2 溫度對平面硅烯剪切力學性質的影響
        5.2.3 尺寸大小對平面硅烯拉伸力學性質的影響
第6章 鍺烯的力學性質
    6.1 鍺烯的結構模型和模擬過程
    6.2 鍺烯的剪切力學性質
        6.2.1 尺寸大小對鍺烯剪切力學性質的影響
        6.2.2 溫度對鍺烯剪切力學性質的影響
第7章 Ⅳ型菌毛的拉伸力學性質
    7.1 Ⅳ型菌毛的結構和模擬分析方法
        7.1.1 Ⅳ型菌毛的結構模型
        7.1.2 Ⅳ型菌毛的拉伸模擬方法
        7.1.3 拉伸力學性質的分析方法
    7.2 Ⅳ型菌毛的拉伸力學性質和變形機理
        7.2.1 Ⅳ型菌毛的拉伸力學響應
        7.2.2 Ⅳ型菌毛的拉伸力學性質
        7.2.3 Ⅳ型菌毛的拉伸力學過程
        7.2.4 Ⅳ型菌毛的拉伸變形機理
    7.3 Ⅳ型菌毛拉伸力學性質小結
結論
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯薄膜拉伸性能的分子動力學模擬[J]. 韓強,黃凌燕.  華南理工大學學報(自然科學版). 2012(02)
[2]石墨烯納米壓痕實驗的分子動力學模擬[J]. 楊曉東,賀鵬飛,吳艾輝,鄭百林.  中國科學:物理學 力學 天文學. 2010(03)
[3]石墨烯拉伸力學性能溫度相關性的數(shù)值模擬[J]. 韓同偉,賀鵬飛,王健,吳艾輝.  同濟大學學報(自然科學版). 2009(12)



本文編號：3169141