摘要：采用分子动力学模拟方法研究了不同晶界对石墨烯拉伸力学特性及断裂行为的影响.定义了表征晶界能量特性的新参量缺陷能,并以此为基础分析了晶界结构的能量特性.探讨了晶界对弹性模量和强度极限等的影响以及强度对晶界能量特性的依赖关系.结果表明:晶界能量特性可以间接反映晶界强度;同时,晶界中缺陷会使实际承载碳键数量小于名义承载碳键数,从而在较大范围内影响弹性模量.分析了不同晶界的断裂过程,发现了裂纹扩展方向的强度依赖性:低强度晶界主要是以碳键直接断裂为主要方式的沿晶断裂,而高强度晶界通常是碳键直接断裂和Stone-Wales翻转过程交替进行下的穿晶断裂.研究结果可为石墨烯器件的设计制造提供理论指导.

摘要：热电材料能够将废热能直接转换成电能,近年来受到了科技工作者们的广泛关注.本文采用非平衡格林函数方法系统地研究了晶界对石墨烯纳米带热电性能的调控作用.研究结果表明:晶界能有效地提高石墨烯纳米带的塞贝克系数,同时可以极大地抑制其热导(包含电子和声子部分).基于这两个积极的效应,多晶石墨烯纳米带的热电转换性能得到了显著的增强.在室温下,多晶石墨烯纳米带的热电品质因子约为0.3,较完美石墨烯纳米带(约为0.05)提升了6倍左右.并且发现晶界的数量和系统的长度还能进一步提升多晶石墨烯纳米带的热电性能,但系统的宽度对其影响有限.这些结果表明,多晶结构可以显著提升石墨烯纳米带的热电转换效率.这将为设计和制备基于石墨烯纳米带的热电器件提供新的途径.