Grain Size Effect on Mechanical Properties of Polycrystalline Graphene

박영호; 전명표; 현상일

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박영호 (한국세라믹기술원) 전명표 (한국세라믹기술원) 현상일 (한국세라믹기술원)

저널정보: 한국복합재료학회 Composites Research Composites Research 제29권 제6호

발행연도: 2016.12

수록면: 375 - 378 (4page)

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Characteristics of nanocrystalline materials are known substantially dependent on the microstructure such as grain size, crystal orientation, and grain boundary. Thus it is desired to have systematic characterization methods on the various nanomaterials with complex geometries, especially in low dimensional nature. One of the interested nanomaterials would be a pure two-dimensional material, graphene, with superior mechanical, thermal, and electrical properties. In this study, mechanical properties of “polycrystalline” graphene were numerically investigated by molecular dynamics simulations. Subdomains with various sizes would be generated in the polycrystalline graphene during the fabrication such as chemical vapor deposition process. The atomic models of polycrystalline graphene were generated using Voronoi tessellation method. Stress strain curves for tensile deformation were obtained for various grain sizes (5~40 nm) and their mechanical properties were determined. It was found that, as the grain size increases, Young’s modulus increases showing the reverse Hall-Petch effect. However, the fracture strain decreases in the same region, while the ultimate tensile strength (UTS) rather shows slight increasing behavior. We found that the polycrystalline graphene shows the reverse Hall-Petch effect over the simulated domain of grain size (< 40 nm).

#Polycrystalline graphene #Molecular dynamics #Mechanical properties #Fracture strain #Hall-Petch effect

참고문헌 (14)

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Dinadayalane, T. C. / 2010 / Remarkable Diversity of Carbon-carbon Bonds : Structures and Properties of Fullerenes, Carbon Nanotubes, and Graphene / Structural Chemistry 21(6):1155~1169

Stankovich, S. / 2006 / Graphene-based Composite Materials / Nature 442(7100):282~286

Bergmann, D. J. / 1978 / The Dielectric Constant of a Composite Material – a Problem in Classical Physics / Phys. Rep 43(9):377~407

Wei, C. / 2008 / Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene / Science 321(5887):385~388

Liu, F. / 2007 / Ab Initio Calculation of Ideal Strength and Phonon Instability of Graphene under Tension / Phys. Rev. B 76(6):064120

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