含缺陷的石墨烯对增强树脂基复合材料力学性能的影响

摘要

基于分子结构力学和多尺度方法,采用有限元商业软件ABAQUS,针对石墨烯存在的几种缺陷,构建了含有不同数量的双原子空缺缺陷和Stone-Wales(S-W)缺陷的石墨烯增强环氧树脂复合材料的有限元模型,研究了石墨烯的缺陷在不同石墨烯体积分数下对复合材料弹性模量以及界面层应力传递的影响.数值模拟结果表明,随着石墨烯体积分数的增加,完美石墨烯和缺陷石墨烯增强环氧树脂复合材料弹性模量均呈现线性上升.其次,缺陷种类和数量之间的结果对比表明,空缺缺陷会明显降低复合材料的弹性模量,且随着缺陷数量的增加,变化更明显.而S-W缺陷在一定程度上增加了复合材料的杨氏模量,对于剪切模量,则出现下降趋势.另外,界面层的应力传递一定程度上反映了缺陷对复合材料的影响.