石墨烯褶皱行为及具皱石墨烯的力学性能研究

石墨烯褶皱行为及具皱石墨烯的力学性能研究石墨烯在物理、化学、力学等性能方面无与伦比的优势，使其在纳电子器件、触摸屏、晶体管、基因测序以及航空航天等领域拥有着广阔的应用前景。而褶皱作为石墨烯独立存在的必要条件，其与石墨烯声光电磁热等方面的性能密不可分。

因此，研究石墨烯的褶皱特征和规律，以及褶皱对石墨烯性能的影响具有重要的科学研究和应用价值。本文首先围绕石墨烯褶皱现象展开分析，通过对石墨烯纳米带施加剪切位移载荷，获取关键区域原子的面外位移与势能，判断褶皱产生、扩展直至消失的临界载荷，进而阐示了石墨烯褶皱扩展演化的物理机制，并研究环境温度、长细比等因素对石墨烯褶皱特征参数以及扩展演化机制的影响规律。

采用连续介质力学理论，提出了石墨烯剪切起皱的模型，预报了褶皱特征参数，并对比分析了连续介质力学理论与分子动力学理论在研究石墨烯褶皱特征参数上的相似性与差异性。在石墨烯褶皱特征与扩展演化规律分析的基础上，进行了褶皱石墨烯振动特性研究。

通过引入初始面外扰动诱发褶皱石墨烯横向振动，获取动能与时间变化关系，进而利用快速傅里叶变换获取对应的频率响应曲线，确定褶皱石墨烯谐振频率，并详细分析了褶皱中构形、应变等各因素对石墨烯振动特性的影响规律。借助连续介质力学理论预报了褶皱石墨烯谐振频率，验证了所得规律的准确性。

最后，对褶皱石墨烯进行热传导特性研究。通过借助非平衡分子动力学的方法，计算了褶皱石墨烯的热导率，并提取了一个褶皱波，分析了不同褶皱参数对石墨烯热传导性能的影响规律。

从键长、声子态密度和应力应变等角度，对所得影响规律进行了系统深入地

阐释，同时提出了基于褶皱调谐设计热电器件的展望与构想。本文中所得到的有关石墨烯褶皱演变机制与褶皱构型预报，以及褶皱对石墨烯振动和热传导性能影响的研究结果和结论，对石墨烯褶皱力学基础理论的研究和发展提供了支撑。

为基于褶皱构形调控技术的石墨烯器件设计提供了参考，对推进石墨烯器件可设计化并走入应用化具有重要意义。