石墨烯的力学和热性能研究

自2004年发现石墨烯以来，它就成为科学界关注的焦点，无数的研究集中在它优异的电子性能上，而对于它的非电子性能（如力学性能和热性能）的研究则少之又少。本项目拟重点研究石墨烯的力学性能和热性能。探讨它在各种外部机械力（如轴向压力、 轴向拉力、集中力等）作用下的承受能力，以及在外力作用下，石墨烯的热性能和固有频率的改变。同时，本项目还将综合分析单原子空缺、双原子空缺、Stone-Wales（碳键旋转90度后形成的7-5拓扑结构）等缺陷和温度变化对石墨烯力学性能和热性能的影响。本项目计划运用两种不同的方法-分子动力学方法和连续板理论来进行研究，前者采用Brenner多体势描述碳原子之间的作用力，通过求解牛顿运动方程来分析石墨烯的力学行为，后者则把石墨烯模拟成连续的二维平板，通过求解板的控制方程来分析石墨烯的受力情形。比较二者的计算结果，可以验证板理论的有效性和准确性，为它的推广应用提供有力依据。