三維石墨烯泡沫的（de）力學性能

三維石墨烯泡沫的力學性能

最近，中國科學院力（lì）學研究所副研（yán）究員劉峰與王超合作，提出了一個（gè）係統研究三維石墨烯泡沫導（dǎo）電性的（de）理論（lùn）框（kuàng）架（jià），發現了該體係中的一種大的導電現象。采用介觀輸運理論和緊束縛模型研究了石墨烯片層（céng）間的電導關係，在第二（èr）階段，利（lì）用分子動力學模擬方法研究了三維石（shí）墨烯泡沫的（de）網狀（zhuàng）結構（gòu）和幾何特征。從平（píng）均接觸（chù）麵積和平均接觸點密度兩個方麵對石墨烯泡沫的導電性和電（diàn）導率進行（háng）了理（lǐ）論計算，發（fā）現石墨烯泡沫的導電率很高，即電導率先增大後減（jiǎn）小。對石墨烯片晶（jīng）數目的研究），進一步揭示了石墨烯片晶現象的物理機製（zhì）。

眾所周知，在（zài）傳統的泡沫材料中，有一個優（yōu）化的（de）泡沫密度，以達到最強的絕（jué）熱性能（néng），這是由（yóu）於固體中的（de）熱（rè）傳導和熱輻射之間的競爭。第一次，理論上提出存在一個優化層以最大化3的導電性。對石墨烯泡沫材料及其物理機製進行了係統的研究，為優化3D石墨烯泡沫的導電性提供理論依據，促進材料在功能器件中（zhōng）的應用。

此外，還分析了三維石墨（mò）烯泡（pào）沫在（zài）變（biàn）形過程中（zhōng）的導電（diàn）性，在循環載荷下，電阻變化趨（qū）於穩（wěn）定，並伴有滯後環（huán），這與實驗結果定性一致，因為大變形是泡沫材料的一個重要特征。研究大變形下石墨烯泡（pào）沫材料的導電性對於應變傳感和應（yīng）變控製的實際應用具有重要意義。

相關成果發表在Simull（F. Liu，C. Wang，Q. Tang，Conductivity Maximum在3D石墨烯泡沫，小2018, 1801458），這項工作是由國（guó）家自然科學基金和B類試點項目的中國科學院的支持。

圖1。理論框架：（a）1級：石墨烯片間電導的研（yán）究；（b）2級：提取出平均（jun1）接（jiē）觸麵積和平均接觸點（diǎn）密度等幾何特征；（c）理（lǐ）論（lùn）計算結果表明，存（cún）在最大電（diàn）導現象。

圖2。三維石墨烯（xī）泡沫在外載荷作（zuò）用下的電阻（zǔ）變化（a）三種（zhǒng）石墨烯泡沫在不同應變下（xià）的結構演變（b）應變與應變的變化（c）循環載（zǎi）荷（hé）下的電阻變化（d）第七次循（xún）環載荷下應變與應變（biàn）的變化。

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