Формирование морщин и складок в графене под действием двухосного сжатия

Ю.А. Баимова1, Б. Лиу1, К. Жоу1
1Nanyang Technological University
Аннотация
 В данной статье исследуется влияние двухосного сжатия на механические свойства трехмерной углеродной структуры, состоящей из шести плоских листов графена с межплоскостным расстояниям в два раза больше, чем в графите. Исследовалось поведение морщин и сладок в графене под действием нагружения и разгрузки. Было показано, что даже при малых при-ложенных деформациях, рассмотренный материал не может быть деформирован упруго. Показано, что ши-рокие морщины, возникающие в начале деформирова-ния материала, преобразуются в острые складки, вследствие действия сил ванн дер Вальса между лис-тами графена в структуре. Вершины и хребты складок, где большинство атомов имеют только двух соседей, обладают наибольшей потенциальной энергией. Полу-ченные результаты могут быть использованы при изу-чении свойств смятого графена, что является важным для электроники, сохранения энергии и композитных материалов.
Получена: 12 мая 2014   Исправлена: 04 июля 2014   Принята: 16 июля 2014
Просмотры: 122   Загрузки: 28
Ссылки
1.
J. Yan, Y. Xiao, G. Ning, T. Wei and Z.Fan. RSC Advances.3, 2566 (2013).
2.
L. Xiao, J. Damien, J. Luo, H.D. Jang, J. Huang, Z.He. Journalof Power Sources. 208, 187 (2012)
3.
S. Cranford, M. Buehler. Phys.Rev. B. 84, 205451 (2011).
4.
Y. Zhu, et al. Science. 329, 1537 (2011).
5.
J. Luo, et al. ACS Nano. 5, 8943 (2011).
6.
J. Miller, R. Outlaw, B. Holloway. Science. 329, 1637 (2010).
7.
S. Stankovich, et al. Nature. 442, 282 (2006).
8.
 T. Ramanathan, et al. Nature Nanotech. 3, 327 (2008).
9.
  O.C.  Compton, S.  Kim, C.  Pierre, J.M.  Torkelson,S.T. Nguyen. Adv. Mater. 22, 4759 (2010).
10.
J. Zang, S. Ryu, N. Pugno, Q. Wang, Q. Tu, M.J. Buehler,X. Zhao.Nat. Mater. 12, 321 (2013).
11.
V. Rosato, M. Celino, G. Benedek, S. Gaito. Phys.Rev. B.60, 16928 (1999).
12.
A. Lundin, B. Sundqvist. Phys.Rev. B. 53, 8329 (1996).
13.
O.F. Yagafarov, E.L. Gromnitskaya, A.G. Lyapin, et al. J.of Phys.: Conference Series. 215, 012054 (2010).
14.
A. Ansari, B. Motevalli, A. Montazeri, S. Ajori. Solid StateCommun. 151, 1141 (2011).
15.
H.  Sasakia, T.  Hagia, K.  Shintani. MRS Proceedings.(2010) mrsf12-1505-w10–27 (2013).
16.
C. Liu, Z. Yu, D. Neff, A. Zhamu, B.Z. Jang. Nano Letters.10, 4863 (2010).
17.
X. Zhang, B. Wang, J. Sunarso,et al. Wiley InterdisciplinaryReviews: Energy and Environment. 1(3), 317 (2012).
18.
A.  Fasolino, J.  Los, M.  Katsnelson. Nat. Mater. 6, 858(2007)
19.
W.  Bao, F.  Miao, Z.  Chen, H.  Zhang, et al. NatureNanotechnology. 4, 562 (2009).
20.
J. Baimova, S. Dmitriev, K. Zhou. Phys. Status Solidi B.249 (7), 1393 (2012).
21.
F.  Scarpa, S.  Adhikari, A.J.  Gil, C.  Remillat.Nanotechnology. 21, 125702 (2010).
22.
K.  Kim, Z.  Lee, B.  Malone, K.  Chan, B.  Aleman, et al.Phys.Rev. B. 83, 245433 (2011).
23.
J. Meyer, A. Geim, M. Katsnelson, K. Novoselov, T. Booth,S. Roth. Nature. 446, 60 (2007).
24.
R. Kaner, L. Viculis, J. Mack. Science. 299, 1361 (2003).
25.
X. Shi, N. Pugno, H.Gao. Journal of Computational andTheoretical Nanoscience. 7, 1 (2010).
26.
M. Zwierzycki. J. Phys. Condens. Matter. 26 (13), 135303(2014).
27.
G. Gui, J. Zhong, Z.Ma. J. of Physics: Conference Series.402, 012004 (2012).
28.
P.  Partovi-Azar, N.  Nafari, M.  Reza Rahimi Tabar.Phys.Rev. B. 83, 165434 (2011).
29.
S. Plimpton. J. Comput. Phys. 117, 1 (1995).
30.
S. Stuart, A. Tutein, et al. J. Chem. Phys. 112, 6472 (2000).
31.
Z. Xu, M. Buehler. Nanotechnology. 20, 185701 (2009).
32.
C.D.  Reddy, A.  Ramasubramaniam, V.B.  Shenoy,Y.W. Zhang, Appl. Phys. Lett. 94, 101904 (2009).
33.
A.K. Singh, R.G. Hennig. Phys.Rev. B. 87, 094112 (2013).
34.
H. Wang, M. Upmanyu. Phys.Rev. B. 86, 205411 (2012).
35.
B.  Liu, J.A.  Baimova, S.V.  Dmitriev, X.  Wang, H.  Zhu,K. Zhou.J. Phys. D-Appl. Phys. 46 (30), 305302 (2013).
36.
E.A.  Belenkov, V.A.  Greshnyakov. Phys. Solid State. 55(8), 1754 (2013).
37.
E.A. Belenkov, I.V. Shakhova. Phys. Solid State. 53 (11),2385 (2011).
38.
J.A. Baimova, B. Liu, S.V. Dmitriev, K. Zhou. pss (RRL).8, 336 (2014).
39.
A. Lobkovsky, S. Gentges, H. Li, D. Morse, T.A. Witten.Science. 270, 1482 (1995).
40.
T. Tallinen, J.A. Astrom, et al. Nat. Mater. 8, 25 (2009).
41.
K.  Matan, R.B.  Williams, T.A.  Witten, S.R.  Nagel.Phys.Rev. Lett. 88, 076101 (2002).
Цитирования
1.
Baimova J.A., Korznikova E.A., Dmitriev S.V., Liu B., Zhou K., Reviews on Advanced Materials Science 39(1), 69-83 (2014).
2.
Korznikova E.A., Baimova J.A., Dmitriev S.V., Korznikov A.V., Mulyukov R.R., Reviews on Advanced Materials Science 39(1), 92-98 (2014).
3.
Рысаева Л.Х., Баимова Ю.А., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 12(4), 439-443 (2015).
4.
Баимова Ю.А., Дмитриев С.В., Известия высших учебных заведений. Физика 58(6), 42-46 (2015).
5.
Baimova J.A., Fan Q., Zeng L., Wang Z., Dmitriev S.V., Feng X., Zhou K., Journal of Nanomaterials 2015, 186231 (2015).
6.
Баимова Ю.А., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 11(4-2), 562-566 (2014).
7.
Baimova J.A., Effect of external influences on the strength and plasticity of metals and alloys, 93-94 (2015).
8.
Корзникова Е.А., Баимова Ю.А., Дмитриев С.В., Известия высших учебных заведений. Физика 58(6), 61-66 (2015).