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石墨纸中的线(裂纹)缺陷

    图6为不同几何参数。的扶手椅型石墨纸的应力应变曲线,由图6可知,几何参数a或切口高度对石墨纸的应力应变响应有明显的影响当< 0时,随着参数。的增加,应力应变曲线中并没有明显的如图2所示的面外变形阶段(阶段I),石墨纸的拉伸强度急剧降低,断裂应变较小.而当。>0后随着。的增加应力应变曲线中出现了明显的面外变形阶段(阶段I),拉伸强度基本保持不变,趋于一个常数,约为3 GPa,而断裂应变明显增加.以上拉伸强度和断裂应变随何参数。的变化趋势也可以由图7看出.图7中(包括后续图8和图9中)的拉伸强度和断裂应变均为分别除以相同尺寸的完美石墨纸之后的结果,由此可以直接量化考察几何参数的影响。
    由图7可以看出,无论对于扶手椅型还是锯齿型石墨纸,当。<0时,随着参数。的增加,拉伸强度基本上呈线性降低,而断裂应变对。不敏感,基本保持不变,其值甚至低于完美石墨纸的断裂应变,约为完美石墨纸的70%-80%.而当。>0后,随着。的增加,拉伸强度基本保持不变,趋于一个常数,而断裂应变明显增加,其值约为完美石墨纸断裂应变的5-6倍。
    以上的变化规律可以由不同几何参数。的石墨纸的不同变形破坏机制得以解释和理解.当a=o时,结合图1可知,石墨纸内外切口刚好重合.当。<o时,内外切口无重合部分,在这种情况下,石墨纸难以产生面外变形越小,产生面外变形的概率就越小.因此,断裂应变没有提高,却低于完美石墨纸的断裂应变,此时,切口可以看作是石墨纸中的线(裂纹)缺陷,缺陷的存在降低了石墨纸的强度和断裂应变.而当。>o时,内外切口有重合部分,在拉伸载荷的作用下,石墨烯剪纸更易于发生面外变形,在这种情况下,石墨纸的延展性得到大幅提高。www.hbxsmf.net

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