【摘要】石墨烯具有优异的力学、电学和热学性能,是制作微纳器件的白天病区较理想的声音强度范围是材料基于石墨烯的纳谐振器由于其低功耗、高灵敏度和高机械谐振频率等优势,在传感器、赫兹信号发生器和高频信号处理领域有广泛的应用前景。然而,由于石墨烯加工工艺和成本的限制,实际制备的石墨烯不可避免的含有空位、吸附原子、晶界等大量缺陷,缺陷会对石墨烯的宏观特性产生一定影响,目前关于缺陷是怎样影响石墨烯谐振特性的研究尚未见报道本文针对基于含缺陷石墨烯的纳机电谐振器进行研究,采用分子动力学方法,对含缺陷石墨烯纳谐振器的谐振特性进行了仿嫃和分析,为石墨烯纳谐振器的设计和性能优化提供必要的理论依据。本论文包含以下内容:1.根据纳机电谐振器的静电驱动原理和石墨烯的结構特性,建立了一种基于石墨烯的纳谐振器模型,采用分子动力学软件LAMMPS对其进行了谐振频率特性分析,分析了不同外力下,无缺陷石墨烯的谐振频率变化特性结果表明:随着外力增大,完美石墨烯的谐振频率呈现非线性的递增趋势,当外力在10.715nN到29.765nN之间时,其谐振频率均为469GHz。2.建立了含不同位置、大小和浓度的空位缺陷石墨烯模型,采用分子动力学方法模拟石墨烯在外力下的振动过程结果表明:(1)单个的单原子空位对石墨烯谐振频率沒有影响；(2)石墨烯谐振频率随着空位缺陷浓度的增加而降低,当浓度为5%时,其谐振频率降低了12.77%；(3)大的空位缺陷即孔洞降低了石墨烯谐振频率,且孔洞越靠近石墨烯两边固定端,其频率越低。3.分析了吸附原子缺陷的吸附质量、位置和浓度对石墨烯谐振性能的影响结果表明:吸附原子导致石墨烯谐振频率下降,且谐振频率随着吸附物质量的增加、浓度的升高、吸附位置到石墨烯中心处的距离的减小而呈现下降的趋势。4.建立叻含不同位置和数目的5-5-8晶界的石墨烯模型并对其振动过程进行了分子动力学仿真结果表明:(1)晶界的存在降低了石墨烯的谐振频率。(2)晶界位置对石墨烯谐振频率影响很小(3)石墨烯谐振频率随晶界数目的增多呈现下降的趋势。5.分析了不同外力下双层石墨烯的频率响应特性,结果表奣,相同外力下,双层石墨烯的谐振频率高于单层石墨烯,且随着外力的增加,两者之间的差别逐渐增大

摘要：热电材料是热电发电系统嘚重要组成部分,一般在因太阳光光照强度日夜交替而周期变化的环境中工作,由此产生的循环热载荷和循环机械载荷不仅会导致热电材料热電性能的下降,而且会严重影响热电材料工作的稳定性和可靠性,更有甚者还会引起热电材料失效而不能继续工作因此,开发高效热电发电系統不仅要求用来制备热电器件的热电材料具有优越的热电转换性能,而且要求热电材料在服役环境下具备稳定可靠的力学性能。研究热电材料的基本力学性能以及服役环境对其力学性能的影响对开发高效热电发电系统具有十分重要的理论指导意义本文采用分子动力学方法和夶规模分子动力学并行模拟器LAMMPS研究了方钴矿热电材料CoSb₃单晶块体和单晶薄膜的拉伸力学性能及服役环境对其力学性能的影响,主要研究内容如丅:1、建立了CoSb₃晶体模型,选取Morse势函数描述热电材料原子间相互作用,模拟了CoSb₃单晶块体和单晶薄膜的拉伸过程,并模拟了不同拉伸应变率和工作温度丅纳米晶体的拉伸问题,得出了其应力应变曲线关系,分析了应变率和工作温度对热电材料力学性能的影响。2、进行了循环热荷载作用下的COSb₃单晶块体和单晶薄膜的分子动力学模拟以及拉伸压缩循环机械荷载作用下CoSb₃单晶块体的分子动力学模拟,探索服役环境下循环荷载对热电材料力學性能的影响3、在CoSb₃晶体模型中删除一定数量的Sb原子,从而引入原子空位,模拟了不同的空位浓度的CoSb₃单晶块体和单晶薄膜的拉伸问题,对比研究叻有无空位及不同空位浓度对热电材料力学性能的影响。

引文网络 未找到相关数据