三维石墨烯泡沫的力学性能

三维石墨烯泡沫的力学性能

最近，中国科学院力学研究所副研究员刘峰与王超合作，提出了一个系统研究三维石墨烯泡沫导电性的理论框架，发现了该体系中的一种大的导电现象。采用介观输运理论和紧束缚模型研究了石墨烯片层间的电导关系，在第二阶段，利用分子动力学模拟方法研究了三维石墨烯泡沫的网状结构和几何特征。从平均接触面积和平均接触点密度两个方面对石墨烯泡沫的导电性和电导率进行了理论计算，发现石墨烯泡沫的导电率很高，即电导率先增大后减小。对石墨烯片晶数目的研究），进一步揭示了石墨烯片晶现象的物理机制。

众所周知，在传统的泡沫材料中，有一个优化的泡沫密度，以达到最强的绝热性能，这是由于固体中的热传导和热辐射之间的竞争。第一次，理论上提出存在一个优化层以最大化3的导电性。对石墨烯泡沫材料及其物理机制进行了系统的研究，为优化3D石墨烯泡沫的导电性提供理论依据，促进材料在功能器件中的应用。

此外，还分析了三维石墨烯泡沫在变形过程中的导电性，在循环载荷下，电阻变化趋于稳定，并伴有滞后环，这与实验结果定性一致，因为大变形是泡沫材料的一个重要特征。研究大变形下石墨烯泡沫材料的导电性对于应变传感和应变控制的实际应用具有重要意义。

相关成果发表在Simull（F. Liu，C. Wang，Q. Tang，Conductivity Maximum在3D石墨烯泡沫，小2018, 1801458），这项工作是由国家自然科学基金和B类试点项目的中国科学院的支持。

图1。理论框架：（a）1级：石墨烯片间电导的研究；（b）2级：提取出平均接触面积和平均接触点密度等几何特征；（c）理论计算结果表明，存在最大电导现象。

图2。三维石墨烯泡沫在外载荷作用下的电阻变化（a）三种石墨烯泡沫在不同应变下的结构演变（b）应变与应变的变化（c）循环载荷下的电阻变化（d）第七次循环载荷下应变与应变的变化。

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