金刚石薄膜的振动及应用

【作者】 邓枫昱； 郑卓群； 王立峰；

【机构】 南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室；

【摘要】 当材料和结构的物理尺寸缩小到纳米级时,它们的力学、电学等物理性质会发生很大的改变,由此需要研究材料和结构在纳米尺度上力学性质的基本规律。最近,学者们成功合成了一种新的具有sp3键的二维碳纳米结构——Diamane。Diamane拥有许多其他二维材料难以达到的优异性能,然而振动特性的研究却非常稀少。纳尺度下结构在热激励下的动力学行为常常会表现出超乎寻常的特性,因此有必要对其振动行为进行系统的研究。本报告利用分子动力学(MD)模拟和Kirchhoff板模型研究了Diamane的振动特性,并探索其在质量探测中的应用。使用Kirchhoff板模型预测了Diamane的固有频率和模态形状,结果与MD模拟一致。进一步研究发现,自由边界下纳米结构的边缘效应会对模态形状产生微小的影响。最后,研究了外部质量附着在Diamane上的情况,建立理论模型有效地预测当附着质量位于四边固支Diamane中间时的振动特性。这项工作从模拟和理论的角度对Diamane的振动特性及潜在应用进行了研究,将对设计基于Diamane的纳米级机械谐振器有很大帮助。更多还原