定制石墨烯断裂强度

摘要

我们进行了分子动力学模拟来研究石墨烯原子边缘裂纹-空位相互作用。我们证明了石墨烯中现有裂纹的裂纹尖端应力场可以通过在其尖端附近战略性地放置不同形状、位置和方向的原子空位来有效地定制(减少50%以上或增加70%以上)。裂纹-空位相互作用使石墨烯的断裂强度显著提高(超过65%)。此外，在石墨烯的刚度降低时，由于原子空位的分布，两种主要裂纹构型(即扶手椅和之字形)的断裂强度之间存在巨大差异(约60%)。我们的数值模拟为建立的裂纹-微缺陷相互作用的连续介质模型在相应的原子尺度问题上的适用性提供了一个显著的见解。此外，我们证明了裂纹尖端附近原子空位的存在导致了多阶段的裂纹扩展，更有趣的是，即使在非常高的施加拉伸应力水平(~ 5 GPa)下，扩展的裂纹也可以完全愈合。我们的数值实验为二维纳米材料断裂行为的现有文献提供了实质性的贡献。

URL:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927025617304755

可在此获得认可版本:https://www.researchgate.net/publication/319992005_Tailoring_Fracture_St..。