石墨烯的摩擦力和刚度关系的分子动力学模拟

摘要：

采用分子动力学方法建立了基底支撑的多层石墨烯摩擦力模型，统计了不同层数石墨烯在法向载荷作用下的摩擦系数，确立了摩擦力随层数的变化关系；通过针尖吸附薄片所受的范德华力和石墨烯法向变形能与摩擦力的对应关系，得出了法向变形能和界面褶皱势是导致摩擦产生的直接原因，定量分析了界面势垒高度与法向刚度对摩擦力的贡献．结果表明：在不同载荷作用下，3层石墨烯的摩擦系数比1层的摩擦系数高36％、比2层的摩擦系数高40％，1～3层石墨烯的摩擦力均大于范德华力，且随着层数的增加摩擦力与范德华力差值增大；石墨烯层间以刚度串联方式连接，当法向载荷恒定时，3层石墨烯的法向变形能约为2层的1．5倍、1层的3倍，每层石墨烯的变形能对摩擦力的贡献相同，石墨烯摩擦力的产生是层间法向刚度与界面褶皱势刚度共同竞争作用的结果．

关键词：分子动力学模拟、石墨烯、势垒高度、法向刚度

所属期刊栏目：47

分类号：O484.2(固体物理学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51665030，51435003，51575104．

在线出版日期：2017-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：28-32