編號：CYYJ04306
篇名：不同荷載作用下二維硼烯的力學性能及變形破壞機理
作者：韓同偉 李選政 趙澤若 顧葉彤 馬川 張小燕
關鍵詞： 硼烯 力學性能 變形機理 分子動力學
機構： 江蘇大學土木工程與力學學院 江蘇大學化學化工學院
摘要： 二維硼烯具有豐富的物理和化學性質(zhì),在凝聚態(tài)物理和材料科學等領域引起了廣泛的研究興趣,但硼烯在不同荷載作用下的力學性能和變形破壞機理仍需進一步研究.本文采用分子動力學方法模擬了硼烯的拉伸、剪切和納米壓痕破壞過程,獲得了硼烯的關鍵力學性能參數(shù),并從兩種不同類型的B—B鍵長隨應變/壓入深度的變化規(guī)律分析了硼烯在不同載荷作用下的力學性能和變形破壞機理.研究發(fā)現(xiàn),硼烯的拉伸力學性能表現(xiàn)出顯著的各向異性特性,沿扶手椅方向的楊氏模量和強度遠高于沿鋸齒方向,而硼烯的剪切力學性能的各向異性特性不明顯,產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因可歸因于強σ鍵B—B鍵和弱多中心鍵的不同貢獻.研究還發(fā)現(xiàn),硼烯在球形和圓柱形壓頭載荷作用下表現(xiàn)出不同的力學響應規(guī)律.在球形壓頭載荷作用下,硼烯能承受的最大壓入載荷遠低于圓柱形壓頭的情況,而且無法測得與拉伸一致的本征力學性能參數(shù),而采用圓柱形壓頭沿不同的方向壓入硼烯薄膜時,硼烯也表現(xiàn)出與拉伸時類似的各向異性特性,并且可以測得與拉伸時一致的楊氏模量等力學性能參數(shù).本文還研究了壓痕模型尺寸與壓頭半徑的比值、壓頭加載速率和加載溫度等因素對硼烯力學性能參數(shù)的影響規(guī)律.以上研究結(jié)果可為基于硼烯的微/納米機電系統(tǒng)的實際應用提供重要指導,。
