韩强 黄凌燕

( 华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州510640)

自从碳纳米管［1］( CNTs) 被发现以来，由于其在力学、化学、热力学和电学等方面具有的独特性质，使得纳米研究成为当今世界的热点问题之一. 近年来，随着单层石墨烯［2］的制备成功，引发了新的碳质材料的研究热潮.单层石墨烯是以sp2轨道杂化的碳原子形成的蜂窝状六角平面晶体，厚度仅为0.335 nm，其中C—C 键键长约为0.142 nm，为目前世界上存在的最薄的材料. 理论计算［3］表明，单层石墨烯的弹性模量在700 ～1 000 GPa 之间，是普通钢材的5 倍.

关于石墨烯基础性能的研究是纳米材料的研究热点之一，辛浩［4］提出采用三层正交异性单向纤维的叠层作为石墨烯的等效模型，从理论上计算了石墨烯的弹性模量，为0.97 TPa.Gao 等［5］采用量子力学和分子动力学的方法得到锯齿型和扶手椅型石墨烯的杨氏模量，分别为0.6 TPa 和1.1 TPa. Ni 等［6］研究了室温下石墨烯弹性模量的尺寸效应，认为当尺寸变化时，锯齿型石墨烯的弹性模量值始终高于扶手椅型石墨烯的弹性模量值. 韩同伟等［7］通过分子动力学方法对单层石墨烯薄膜的拉伸变形进行了研究.现有的研究中，有关尺寸效应和层数效应的文章并不多见，还没有形成统一的结论.

文中基于分子动力学的方法，模拟不同尺寸单层石墨烯在两个方向上的拉伸变形，并研究拉伸过程中的应力－应变关系、力学性能以及尺寸变化对石墨烯拉伸性能的影响.在尺寸相同的条件下，通过改变石墨烯的层数……