使用石墨烯納米條帶探索納米尺度的摩擦.pdf

1、石墨烯是目前已經發(fā)現的最簡單的二維材料。因集優(yōu)異的導電性、導熱性、化學性、力學性能等特質于一身，受到了科學界和工業(yè)界廣泛的關注。本文主要以石墨烯納米條帶(graphene nanoribbons，GNRS)與石墨烯基底之間的相互作用為研究對象，運用分子動力學模擬方法來探索納米尺度下摩擦所具有的特性。本文的研究結果可為納米器件與納米復合結構的設計與工業(yè)生產提供有意義的參考。
　　本文首先研究了低溫下不同幾何尺寸的GNRs在上下平整的

2、雙層基底間拖動的過程，發(fā)現GNRs的摩擦力取決于頭部寬度。然后模擬了常溫下單層GNRs在平整單層基底上的拖動，發(fā)現摩擦力能較好地與一些實驗相符。其次研究GNRs置于不同波形的單層基底上的拖動過程，發(fā)現在拖動過程中產生的摩擦力隨粗糙度的變化呈現驚人的兩相性，先隨粗糙度增加而增加，再隨粗糙度增加而減少，該結果是傳統的摩擦理論不能解釋的。并運用不同的理論模型對模擬結果進行了分析。
　　本文還研究了中層為GNRs，上下層為理想剛性的波形石

3、墨烯基底組成的三層結構。模擬發(fā)現在拖動過程中GNRs的摩擦力和碳納米管的摩擦力之間具有相似性。本文還考慮了由上下兩層石墨烯基底和中間多層GNRs組成的復合結構，并在結構中產生波形。模擬發(fā)現初始摩擦力雖小，卻會逐漸上升到很高的數值。理論分析表明這可能是由于GNRs上產生的預應力在增加。最大摩擦力隨粗糙度的變化呈現異常，隨粗糙度增加而減小。此外，我們還模擬了GNRs在單層石墨烯基底上的擺動與遷移，得到了周期性擺動、轉向等有意思的結果，這些現