|
Classical molecular dynamics is exploited to examine mechanical characteristics
(ultimate tensile strength, and tensile strain-to-failure) of graphene sheets containing highdensity
ensembles of 5-8-5 defects. Each such a defect represents a divacancy associated with
"pentagon-octagon-pentagon" atomic configuration in hexagonal crystal lattice of graphene.
We revealed that the ultimate tensile strength of graphene sheets significantly degrades (by
tens of percent) due to the presence of 5-8-5 defects in graphene, as compared to the tensile
strength of ideal (defect-free) graphene. Also, results of our computer model indicate that both
the ultimate tensile strength and the tensile strain-to-failure of graphene sheets containing
high-density ensembles of 5-8-5 defects are sensitive to temperature. In particular, when
temperature increases, the ultimate strength decreases in the almost linear way, and the tensile
strain-to-failure decreases in the way similar to linear one.
Keywords: grapheme; strength; defects; fracture; cracks |
full paper (pdf, 2352 Kb)
|
Методом молекулярной динамики исследуются механические
характеристики (предел прочности при растяжении, степень предельного растяжения
до разрушения) листов графена, содержащих ансамбли дефектов типа 5-8-5 высокой
плотности. Каждый такой дефект представляет собой бивакансию, которая создает
локальную конфигурацию "пятиугольник-восьмиугольник-пятиугольник" в
гексагональной кристаллической решетке графена. В работе выявлено, что присутствие
ансамблей 5-8-5 дефектов высокой плотности в графеновых листах при растяжении
приводит значимому снижению их прочности (на десятки процентов) по сравнению с
прочностью идеального (бездефектного) графена. Также, результаты компьютерного
моделирования свидетельствуют о том, что предел прочности при растяжении и
степень предельного растяжения до разрушения листов графена, содержащих ансамбли
5-8-5 дефектов высокой плотности, чувствительны к температуре. При увеличении
температуры наблюдается почти линейное уменьшение предела прочности
графенового образца, а также близкое к линейному уменьшение степени предельного
растяжения до разрушения.
Ключевые слова: графен, прочность; дефекты; разрушение; трещины |
full paper (pdf, 2352 Kb)