【摘 要】
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理解石墨烯撕裂和剥离过程中的基本机制对于进一步设计折纸状折叠和剪纸样切割石墨烯是至关重要的。然而,在折纸式折叠和剪纸和式切割过程中,弯曲模量、粘附力、层间相互作用和局部晶体结构之间的复杂效应仍然不清楚,这给现有理论和实验结果的实际应用以及石墨烯在超材料和纳米器件中的潜在操作带来了挑战。为此,我们利用经典分子动力学(MD)模拟和理论分析,探索在外力和热激活驱动下的自折叠石墨烯的撕裂和剥离。发现在折叠
【机 构】
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中国科学院材料力学行为和设计重点实验室,中国科学技术大学近代力学系,安徽合肥230027
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理解石墨烯撕裂和剥离过程中的基本机制对于进一步设计折纸状折叠和剪纸样切割石墨烯是至关重要的。然而,在折纸式折叠和剪纸和式切割过程中,弯曲模量、粘附力、层间相互作用和局部晶体结构之间的复杂效应仍然不清楚,这给现有理论和实验结果的实际应用以及石墨烯在超材料和纳米器件中的潜在操作带来了挑战。为此,我们利用经典分子动力学(MD)模拟和理论分析,探索在外力和热激活驱动下的自折叠石墨烯的撕裂和剥离。发现在折叠脊处的弹性能在裂纹轨迹中起着重要的作用。由于单层石墨烯的弯曲模量极小,在外力作用下其锥角遵循与双层石墨烯不同的幂律关系。随着折叠脊初始宽度的增加,受热涨落激励的自折叠石墨烯可以自发地从衬底上撕裂和剥离,进而自组装。同时,锥角和粘附能之间的幂律关系与热激活诱导的自组装和外力撕裂的动机无关,这为石墨烯类折纸折叠和剪纸类切割提供了有效的物理学基础。
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