353 / 2019-10-24 09:37:53

超弹石墨烯双稳态转换的传感侦测应用

双稳态; 多尺度方法; 石墨烯; 传感

计算力学新方法，新理论 > 微纳米尺度理论与计算

本文采用基于高阶柯西-波恩准则的原子-连续多尺度模型研究石墨烯在特定载荷作用下的形貌操控。研究结果表明受扭作用下，石墨烯表面起皱的波数和幅值受尺寸、扭转半径和扭转角的控制。随着尺寸的增大，石墨烯表面起皱形成的初始扭转角减小。扭转角的增大不仅会影响起皱的幅值，而且会造成石墨烯起皱图案在波数上的突然变动，同时伴随振幅明显下降。上述研究结果中发现，尽管石墨烯在扭矩作用下会形成明显的起皱，但是应变能-扭转角曲线是一条光滑曲线，即意味着石墨烯的结构转换是可逆的，这与石墨烯的超弹特性结论相吻合。利用石墨烯的这一特性，通过控制两端固支约束的长条状石墨烯轴向相对位移弯曲形成双稳态拱状结构。本文研究拱状结构石墨烯在外加速度激励作用下的稳态转换，通过控制石墨烯尺寸和轴向相对位移识别外激励幅值；并探讨不同组件形式下的石墨烯传感器在监测领域中的应用。