液相激光辐照剥离石墨烯模拟及实验研究

发布时间：2024-06-30 01:10

　　石墨烯是sp²杂化的碳原子通过强共价键键合形成的具有蜂窝状晶格结构的二维晶体。因其独特的晶体结构赋予了石墨烯诸多优异的物理、化学性质,使得石墨烯在纳电子器件、传感器、半导体材料、保护涂层及能量存储等领域有着非常广阔的应用前景。液相激光辐照法可以制备出质量良好的石墨烯。由于该方法与传统的化学气相沉积法相比,有着工艺简单易操控、清洁无污染等众多优势,引起越来越多学者的关注。本文利用模拟与实验相结合的方法,探究石墨烯的剥离机理,优化实验工艺,为激光辐照法的工业化推广提供了理论依据。论文主要研究内容与结论如下:(1)借助热力学和动力学理论,分析高能激光与石墨作用的理论基础,包括激光辐照石墨过程中温度和压力分布、高温高压环境下石墨熔化和升华机理与等离子体演变过程。从理论上解释了激光辐照法在液相介质中剥离石墨烯的可行性。(2)采用基于经验势的分子动力学模拟方法,对石墨烯的剥离过程进行模拟计算。运用Material Studio中的Forcite模块,模拟激光辐照下的高温高压环境。通过Morphology模块的BFDH模型,计算石墨晶体的主要形貌面。从温度和外力两个方面,研究石...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1碳的同素异形体[1]

江苏大学硕士学位论文1第一章绪论1.1引言碳元素能通过不同数目的原子配位形成不同的同素异形体（石墨、金刚石、石墨烯、碳纳米管及富勒烯等），如图1.1所示，各自展现出优异的性能。纳米结构的碳材料有着独特的物理和化学性质，更是掀起了对新型碳纳米材料的研究热潮。图1.1碳的同素异形体[....

图1.2石墨晶体的两种堆叠方式[3]

江苏大学硕士学位论文3图1.2石墨晶体的两种堆叠方式[3]Figure1.2Twostackedstructuresofgraphitecrystals[3]由于石墨层间距达到了0.335nm，层与层之间只存在微弱的范德华力，片层之间容易发生滑移。这一特殊性质使其具备良好的润滑作....

图1.3二维蜂窝状结构的单层石墨烯[1]

江苏大学硕士学位论文3图1.2石墨晶体的两种堆叠方式[3]Figure1.2Twostackedstructuresofgraphitecrystals[3]由于石墨层间距达到了0.335nm，层与层之间只存在微弱的范德华力，片层之间容易发生滑移。这一特殊性质使其具备良好的润滑作....

图1.4化学气相沉积法装置示意图[10]

江苏大学硕士学位论文5在胶带法首次剥离出石墨烯后，学者们也不断的探究出其他类型的机械剥离法。有学者尝试用石墨在另一种固体表面摩擦而获得石墨烯，该方法开拓了另一种典型的机械剥离法——轻微摩擦法[8]。在此基础上，Y.B.Zhang.等人[9]发明了一种叫做“纳米铅笔”的装置，再用精....

本文编号：3998169