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液相激光輻照剝離石墨烯模擬及實(shí)驗(yàn)研究

發(fā)布時(shí)間:2024-06-30 01:10
  石墨烯是sp2雜化的碳原子通過強(qiáng)共價(jià)鍵鍵合形成的具有蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的二維晶體。因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)賦予了石墨烯諸多優(yōu)異的物理、化學(xué)性質(zhì),使得石墨烯在納電子器件、傳感器、半導(dǎo)體材料、保護(hù)涂層及能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。液相激光輻照法可以制備出質(zhì)量良好的石墨烯。由于該方法與傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積法相比,有著工藝簡單易操控、清潔無污染等眾多優(yōu)勢,引起越來越多學(xué)者的關(guān)注。本文利用模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,探究石墨烯的剝離機(jī)理,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)工藝,為激光輻照法的工業(yè)化推廣提供了理論依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)借助熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論,分析高能激光與石墨作用的理論基礎(chǔ),包括激光輻照石墨過程中溫度和壓力分布、高溫高壓環(huán)境下石墨熔化和升華機(jī)理與等離子體演變過程。從理論上解釋了激光輻照法在液相介質(zhì)中剝離石墨烯的可行性。(2)采用基于經(jīng)驗(yàn)勢的分子動(dòng)力學(xué)模擬方法,對(duì)石墨烯的剝離過程進(jìn)行模擬計(jì)算。運(yùn)用Material Studio中的Forcite模塊,模擬激光輻照下的高溫高壓環(huán)境。通過Morphology模塊的BFDH模型,計(jì)算石墨晶體的主要形貌面。從溫度和外力兩個(gè)方面,研究石...

【文章頁數(shù)】:82 頁

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【部分圖文】:

圖1.1碳的同素異形體[1]

圖1.1碳的同素異形體[1]

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文1第一章緒論1.1引言碳元素能通過不同數(shù)目的原子配位形成不同的同素異形體(石墨、金剛石、石墨烯、碳納米管及富勒烯等),如圖1.1所示,各自展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。納米結(jié)構(gòu)的碳材料有著獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),更是掀起了對(duì)新型碳納米材料的研究熱潮。圖1.1碳的同素異形體[....


圖1.2石墨晶體的兩種堆疊方式[3]

圖1.2石墨晶體的兩種堆疊方式[3]

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1.2石墨晶體的兩種堆疊方式[3]Figure1.2Twostackedstructuresofgraphitecrystals[3]由于石墨層間距達(dá)到了0.335nm,層與層之間只存在微弱的范德華力,片層之間容易發(fā)生滑移。這一特殊性質(zhì)使其具備良好的潤滑作....


圖1.3二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的單層石墨烯[1]

圖1.3二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的單層石墨烯[1]

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1.2石墨晶體的兩種堆疊方式[3]Figure1.2Twostackedstructuresofgraphitecrystals[3]由于石墨層間距達(dá)到了0.335nm,層與層之間只存在微弱的范德華力,片層之間容易發(fā)生滑移。這一特殊性質(zhì)使其具備良好的潤滑作....


圖1.4化學(xué)氣相沉積法裝置示意圖[10]

圖1.4化學(xué)氣相沉積法裝置示意圖[10]

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文5在膠帶法首次剝離出石墨烯后,學(xué)者們也不斷的探究出其他類型的機(jī)械剝離法。有學(xué)者嘗試用石墨在另一種固體表面摩擦而獲得石墨烯,該方法開拓了另一種典型的機(jī)械剝離法——輕微摩擦法[8]。在此基礎(chǔ)上,Y.B.Zhang.等人[9]發(fā)明了一種叫做“納米鉛筆”的裝置,再用精....



本文編號(hào):3998169

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