在本文中，系统的分子动力学模拟被用来研究Cu/石墨烯系统中位错-石墨烯的相互作用，它使用了两种精心选择的构型：（i）纳米压痕过程中的石墨烯与堆积中的边缘错位的相互作用，以及（ii）层状纳米柱压缩中的石墨烯与复杂位错的相互作用。就改变铜薄片的厚度和柱子尺寸进行了内在和外在尺寸效应的研究，揭示出异常的外在尺寸效应：越小越弱。为了了解哪些边界条件在物理上是一致的，同时考虑了游离石墨烯和周期石墨烯。可以看到，通过Cu/石墨烯界面滑动和石墨烯重新定向，堆积中的边缘位错连续地传播并穿过自由石墨烯，而周期性石墨烯的传输非常困难，因为需要平面变形。在压缩Cu/石墨烯纳米柱时，发现游离石墨烯的强化作用不如周期性情况明显，这可能是由于压缩的Cu从各个方向溢出石墨烯片后，游离石墨烯边缘充当了位错源。因此，我们得出的结论是，周期性石墨烯夹杂物的增强作用似乎被高估了，因此游离石墨烯应更为合适。
 
  
Figure 1. 用于在纳米压痕过程中模拟位错堆积与Gr之间相互作用的原子构型。（a）周期性的Gr；（b）纳米压痕中的游离Gr。
 
  
Figure 2. 层状Cu/Gr纳米柱和有缺陷的Gr纳米片的模拟配置。
 
  
Figure 3. 具有周期性Gr的（a-c）纯Cu和（d-l）Cu/Gr复合材料的微观结构图。（a-f）中的原子根据切应力τ_yz着色。（d-f）中Gr下方的插图由CNA着色。（g-l）中仅显示缺陷原子
 
  
Figure 4. （a）纳米压痕过程中Cu和Cu/Gr尺寸的变化；（b）在不同临界点的Gr形态。
 
 
Figure 5. （a）应力-应变曲线；在SW势中具有不同ε的Gr拉伸模拟的（b）临界应力和（c）临界应变。
 
        相关研究成果于2021年由佛罗里达大学Katerina E. Aifantis课题组，发表在Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.09.043）上。原文：Dislocation-graphene interactions in Cu/graphene composites and the effect of boundary conditions: a molecular dynamics study。

转自《石墨烯杂志》公众号