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《石墨烯修飾的金屬表面吸附及潤濕特性研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、碩士學位論文石墨烯修飾的金屬表面吸附及潤濕特性研究RESEARCHONTHESURFACEADSORPTIONANDWETTINGPROPERTIESOFGRAPHENE沈榮琦哈爾濱工業(yè)大學2017年6月國內圖書分類號：TH140學校代碼：10213國際圖書分類號：624密級：公開工程碩士學位論文石墨烯修飾的金屬表面吸附及潤濕特性研究碩士研究生：沈榮琦導師：白清順申請學位：工程碩士學科：機械工程所在單位：機電工程學院答辯日期：2017年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TH140U.D.C.:624Disser
2、tationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHESURFACEADSORPTIONANDWETTINGPROPERTIESOFGRAPHENECandidate：ShenRongqiSupervisor：AssociateProf.BaiQingshunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringD
3、ateofDefence：June,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文摘要石墨烯作為一種準二維材料，具有優(yōu)異的熱學、電學、力學和光學性質。當石墨烯作為一種界面處于不同媒介之間時，其表面特性就顯得尤為重要，而潤濕性作為固體材料表面特性之一，具有不同潤濕特性的納米材料在構筑自清潔涂層材料，金屬防腐和機械潤滑等領域具有廣闊的應用前景。本文中，以分子動力學為主要研究手段，研究了不同長寬比石墨烯在平整表面的弛豫特性，以及溫度和缺陷對石
4、墨烯弛豫特性的影響，從吸附能角度研究了石墨烯在階梯微結構表面的粘附特性，并進一步探討了石墨烯從階梯微結構表面剝離的行為。研究表明石墨烯長寬比越大，則弛豫過程中其波動越劇烈，缺陷的存在加劇了其弛豫過程中的波動。石墨烯在階梯微結構表面的吸附構型可以分為三種，從微結構表面剝離石墨烯時，剝離力會出現(xiàn)周期性的波動，并給出了平均剝離力隨微結構尺寸參數(shù)變化的理論公式，與模擬結果擬合較好，隨著剝離角度的變大，平均剝離力變小，具有Stone-Wales缺陷結構的石墨烯使剝離力變大。其次，研究了石墨烯涂覆金屬鋁表面的潤濕特性，從納米水滴在石墨烯表面的鋪展半徑和
5、接觸線的受力這兩個角度分析了納米水滴在石墨烯涂覆金屬表面的鋪展特性，研究表明無論單層石墨烯涂覆的基底表面體現(xiàn)疏水性還是親水性，水滴在其表面的鋪展半徑r與時間的1/2次方成正比，并通過分析接觸線上原子的受力情況，指出納米水滴在石墨烯表面的鋪展經歷三個階段。從動能來看，石墨烯能夠減小水分子動能峰值，使水分子動能變化相對平緩，此外，本文還分析了表面張力與親疏水性的關系。接著研究了外靜電場作用下水滴在石墨烯表面的演變規(guī)律；探討了垂直電場作用下，水分子數(shù)量對接觸角的影響；結果顯示隨著垂直電場強度增強，接觸角先變大后減小。在一定強度的水平電場作用下，基
6、底越親水則水滴的對稱性受到的影響越大。從水分子偶極矩和氫鍵的角度，得出靠近基底的水分子和處于液氣界面位置的水分子偶極矩受電場的影響較小，固液相互作用參數(shù)對靠近基底的水分子平均氫鍵數(shù)量沒有明顯的影響。最后，實驗研究了石墨烯對基底潤濕性的影響，并與納米水滴在石墨烯表面的理論接觸角數(shù)值進行對比，初步驗證仿真結果。接觸角滯后實驗則說明石墨烯可以減小接觸角滯后，并且從多個角度分析了影響接觸角的因素。關鍵詞：石墨烯；分子動力學仿真；粘附；潤濕I哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文ABSTRACTGrapheneasaquasitwo-dimensionalm
7、aterial,hadexcellentthermal,electrical,mechanicalandopticalproperties.Whenthegrapheneasaninterfacebetweendifferentmedia,itssurfacepropertieswasparticularlyimportant.Wettability,asoneofthesurfacepropertiesofsolidmaterials,hadawideapplicationprospectinthefieldsofbuildingself
8、-cleaningcoatingmaterials,metalcorrosionprotectionandmechanicallubrication.Inthisthesis,b
