在本文中，系統(tǒng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬被用來研究Cu/石墨烯系統(tǒng)中位錯(cuò)-石墨烯的相互作用，它使用了兩種精心選擇的構(gòu)型：（i）納米壓痕過程中的石墨烯與堆積中的邊緣錯(cuò)位的相互作用，以及（ii）層狀納米柱壓縮中的石墨烯與復(fù)雜位錯(cuò)的相互作用。就改變銅薄片的厚度和柱子尺寸進(jìn)行了內(nèi)在和外在尺寸效應(yīng)的研究，揭示出異常的外在尺寸效應(yīng)：越小越弱。為了了解哪些邊界條件在物理上是一致的，同時(shí)考慮了游離石墨烯和周期石墨烯。可以看到，通過Cu/石墨烯界面滑動(dòng)和石墨烯重新定向，堆積中的邊緣位錯(cuò)連續(xù)地傳播并穿過自由石墨烯，而周期性石墨烯的傳輸非常困難，因?yàn)樾枰矫孀冃?。在壓縮Cu/石墨烯納米柱時(shí)，發(fā)現(xiàn)游離石墨烯的強(qiáng)化作用不如周期性情況明顯，這可能是由于壓縮的Cu從各個(gè)方向溢出石墨烯片后，游離石墨烯邊緣充當(dāng)了位錯(cuò)源。因此，我們得出的結(jié)論是，周期性石墨烯夾雜物的增強(qiáng)作用似乎被高估了，因此游離石墨烯應(yīng)更為合適。
Figure 1. 用于在納米壓痕過程中模擬位錯(cuò)堆積與Gr之間相互作用的原子構(gòu)型。（a）周期性的Gr；（b）納米壓痕中的游離Gr。
Figure 2. 層狀Cu/Gr納米柱和有缺陷的Gr納米片的模擬配置。
Figure 3. 具有周期性Gr的（a-c）純Cu和（d-l）Cu/Gr復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)圖。（a-f）中的原子根據(jù)切應(yīng)力τ
yz著色。（d-f）中Gr下方的插圖由CNA著色。（g-l）中僅顯示缺陷原子
Figure 4. （a）納米壓痕過程中Cu和Cu/Gr尺寸的變化；（b）在不同臨界點(diǎn)的Gr形態(tài)。
Figure 5. （a）應(yīng)力-應(yīng)變曲線；在SW勢(shì)中具有不同ε的Gr拉伸模擬的（b）臨界應(yīng)力和（c）臨界應(yīng)變。
相關(guān)研究成果于2021年由佛羅里達(dá)大學(xué)Katerina E. Aifantis課題組，發(fā)表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.09.043）上。原文：Dislocation-graphene interactions in Cu/graphene composites and the effect of boundary conditions: a molecular dynamics study。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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