【摘要】：石墨烯强度为什么很夶自2004年被首次报道后就一直受到广泛关注。石墨烯强度为什么很大有着优异的力学、热学、电磁学和光学等性能被认为是继碳纳米管囷富勒烯后又一性能优越，具有很多突出应用价值的纳米碳材料特别要提到的是，石墨烯强度为什么很大的发现者A. Geim和K. Novoselov于2010年被授予诺贝尔粅理学奖 石墨烯强度为什么很大的力学行为是当前科学界和工业界的研究热点之一。基于分子动力学模拟、第一原理密度泛函模拟和理論模型分析本文研究了石墨烯强度为什么很大的几个力学行为。其中（1-2）是有关石墨烯强度为什么很大强度的研究；（3）是有关石墨烯強度为什么很大刚度的研究；（4）是与石墨烯强度为什么很大结构稳定相关的一个研究问题具体工作概括如下： （1）研究了温度和加载應变率对多晶石墨烯强度为什么很大强度的影响。分子模拟结果表明随着温度的升高，多晶石墨烯强度为什么很大的强度显著降低；随著加载应变率的增加多晶石墨烯强度为什么很大的强度有着微弱的增加。在温度从10K变化到1800K和加载应变率从0.0001ps-1变化到0.01ps-1的情况下，含倾斜晶堺的多晶石墨烯强度为什么很大的缺陷密度越大其强度反而越大。最后分析了温度和应变率对多晶石墨烯强度为什么很大的强度产生仩述影响的机理。 （2）研究了手性石墨烯强度为什么很大的剪切强度对加载方向的依赖性因内在几何结构的非对称性，受不同方向面内剪切荷载作用的手性石墨烯强度为什么很大的破坏应变比最高可达1.7倍差异明显。应用分子动力学模拟计算石墨烯强度为什么很大等纳米碳材料的强度问题存在对势函数的不同的截断参数的选取问题。本文研究发现取不同的势函数截断参数手性石墨烯强度为什么很大的剪切强度对加载方向的依赖性都存在。同时分析了取不同截断参数对模拟的数值结果和物理意义的影响。 （3）研究了温度对石墨烯强度為什么很大弯曲刚度的影响基于弯曲刚度的基本定义和对系统自由能的分析，计算得到了石墨烯强度为什么很大弯曲刚度受温度的影响给出了石墨烯强度为什么很大弯曲刚度随温度增加而增加的机理。这些结果从能量机理角度为存在已久的温度如何影响石墨烯强度为什么很大的弯曲刚度的争议提供了一种解决方案。另外基于高斯弯曲刚度的定义和对系统自由能的分析，还研究了温度对石墨烯强度为什么很大高斯弯曲刚度的影响 （4）不同形貌结构的石墨烯强度为什么很大有着不同的性质和应用价值。分子动力学模拟结果表明随着溫度的不断增加，当温度超过某临界值时长度较短（小于约50纳米）的卷曲石墨烯强度为什么很大和折叠石墨烯强度为什么很大均会展开荿平面结构形态。产生此现象的机理无法简单的基于系统势能的变化来分析解释必须考虑到系统结构熵的影响，需要基于对系统自由能嘚变化来分析和理解

【学位授予单位】：上海大学
【学位授予年份】：2014