High-performance and low-cost compo

High-performance and low-cost composites are engineer’s dream materials for mechanical, civil and
aerospace applications. The carbon fibers, as firstly created in 1950s, are still major suppliers of high
performance composites for their remarkable mechanical properties, relatively easy, cheap fabrication process
and low weight. Recently, with the development of nanoscale synthesis and engineering technologies, also as
inspired by the hierarchical structures in biological materials, nanocomposites featuring superior stiffness,
strength and energy dissipation capacities are reported as the next-generation multifunctional super-materials
(Buehler, 2006; Dunlop and Fratzl, 2010; Fratzl and Weiner, 2010; Gao et al., 2003; Ji and Gao, 2004, 2010;
Kotov, 2006; Rafiee et al., 2009). For example, super-strong nanofibers such as carbon nanotubes are dispersed
in polymer or metal matrices for mechanical reinforcement (Ajayan and Tour, 2007). The carbon nanotubes,
with perfect cylindrical graphitic structures, attract enormous efforts towards realizing their applications in
high-performance nanocomposites. However, especially for multiwalled carbon nanotubes, issues such as the
limited surface-to-volume ratios due to the inaccessibility of inner walls, poor dispersion abilities in matrices
due to bundle formation and also their relatively high costs prohibit wide applications as reinforcement
phases.(Rafiee et al., 2010) In contrast, graphene-based nanocomposites, especially papers, impressively
overcome these issues by providing two-dimensional building blocks assembled in a layer-by-layer hierarchy
(Stankovich et al., 2006), which can be crosslinked by various chemicals to establish both intralayer, i.e.
graphene layers are bridged on the edges, in the same plane, and interlayer load transfer (Dikin et al., 2007; Park et al., 2008; Stankovich et al., 2010; Stankovich et al., 2006; Zhu et al., 2010).
In the paper materials made from graphene and its derivatives such as graphene oxides, graphene nano-sheets
as the reinforcement phase are assembled in a layer-by-layer manner (Figure 1). Because of the finite size of
the graphene sheets, the in-plane tensile load can hardly be continuously transferred through intralayer bonds of
the distributed graphene sheets, thus the interlayer crosslink is required to assist the tensile load transfer
between adjacent layers. For graphene nanocomposites the intralayer covalent bonds are usually much stronger
than interlayer crosslinks. The shear strength between adjacent graphene layers by deforming the interlayer
crosslinks thus limits the load transfer between them and defines the failure mechanism of whole composites
(Gong et al., 2010). The bare, van der Waals or π-orbital, interaction between graphene layers in graphite leads
to a ultra-low shear strength on the order of megapascals (Yu et al., 2000). Introducing strong interlayer
binding thus holds the promise in improving the shear strength. For example, nuclear irradiation creates
covalent bonds bridging graphene layers (Huang et al., 2010; Telling et al., 2003), and thus enhances the
energy barrier against interlayer sliding. However, this technique is difficult to control and be utilized for
massive production. A more economic and flexible method, especially with controllability and reversibility,
needs to be explored.
The chemical reduction method provides an efficient and cheap way to synthesis graphene sheets from
exfoliated graphite by oxidation (Bai et al., 2011; Compton and Nguyen, 2010; Zhu et al., 2010). The reduced
products usually contain lots of oxygen-rich chemical groups like epoxy and hydroxyl. From this point of view,
the graphene oxide that features weakened in-plane mechanical properties but much improved and engineerable interlayer interactions shows great potentials in fabricating high-performance nanocomposites and papers.
During the post-processing of graphene-based papers, layers of graphene or graphene oxides self-assemble in a
layer-by-layer way, with additional controllability from chemical treatments. Recent experiments show that
remarkable enhancement of the mechanical properties (Young’s modulus, strength and toughness) could be
established through introducing various functional groups, such as divalent ions and polymers (Dikin et al.,
2007; Gao et al., 2011; Jeong et al., 2008; Park et al., 2008; Stankovich et al., 2010; Stankovich et al., 2007).
However, a quantitative understanding of the structure-property relationship here is still lacked. Optimal design
by engineering the hierarchical structures of graphene-based papers and nanocomposites is thus prohibited.
There are several existing theoretical models to treat the mechanics of composites with hierarchical
structures. The shear-lag model proposed by Cox in 1952 considers the elasticity of the fiber and the interface
shear between the hard and soft phases and is widely used in the fiber-reinforced composites including recently
investigated carbon nanotube nanocomposites (Cox, 1952; Gao and Li, 2005). However, the graphene-based
papers are assembled in a layer-by-layer pattern that is similar to biological materials such as bone, teeth and
nacre. For the mechanical properties of biological materials with hierarchical microstructures, Gao and his
collaborators (Gao et al., 2003; Ji and Gao, 2004) propose the tension-shear (TS) chain model. This model is
further extended to capture the material failure mechanisms and distribution of stiff-phase platelets in those
biological materials (Barthelat et al., 2007; Tang et al., 2007; Zhang et al., 2010). In the tension-shear chain
model the mineral bones is considered as rigid bars or platelets, so the shear stress at the interface between the
mineral and the protein is uniform. In contrast, this assumption fails for graphene-based papers due to their
extremely large aspect ratios. The in-plane dimension of a graphene sheet is on the order of micrometers and its
thickness is less than 1 nm, the elastic deformation of the graphene is thus comparable to shear deformation of
the interlayer crosslinks. As we will see later in the text, the elasticity of graphene must be considered in the
continuum model to successfully predict overall mechanical properties of the graphene-based papers.
There are three key factors that define the overall performance of graphene oxide based nanocomposites: (1)
intralayer mechanical properties, defined by sp2 carbon-carbon covalent bonds and crosslinks at graphene edges,
(2) mechanical properties of interlayer crosslinks and (3) structural characteristics of the nanocomposites, i.e.
the size, and spatial position distribution of graphene sheets and their crosslinks. Based on the knowledge from
previous experimental studies on the structure and mechanical property of graphene oxide nanocomposites, we
here firstly quantify the mechanical properties of various crosslink mechanisms, including both intralayer and
interlayer interactions. Based on these arguments, in the spirits of shear-lag and tension-shear chain models, we
here develop the deformable tension-shear (DTS) model to capture the mechanical properties of graphene
papers with interlayer, intralayer crosslinks and structural hierarchy as mentioned before. The overall
mechanical performance of the nanocomposites is predicted through a multiscale approach with parameters fed
by first-principle calculations.
This paper is organized as follows. In Section 2, after describing the microstructures of graphene-based
papers (Section 2.1), we firstly introduce the details of our first-principles calculations (Section 2.2), then the
mechanics of both interlayer and intralayer crosslinks (Section 2.3 and 2.4). The DTS model is developed in

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

คอมโพสิตที่มี ประสิทธิภาพสูง และต้น ทุนต่ำเป็นของวิศวกรฝันวัสดุสำหรับเครื่องกล โยธา และ
ใช้งานบิน เส้นใยคาร์บอน เป็นประการแรก สร้างในช่วงทศวรรษ 1950 เป็นผู้ผลิตส่วนใหญ่ยังคงสูง
ประสิทธิภาพคอมโพสิตสำหรับคุณสมบัติทางกลของตนโดดเด่น กระบวนการผลิตค่อนข้างง่าย ราคาถูก
และน้ำหนักเบา ล่าสุด ด้วยการพัฒนาสังเคราะห์ nanoscale และวิศวกรรมเทคโนโลยี ยังเป็น
บันดาลโครงสร้างลำดับชั้นวัสดุชีวภาพ สิทที่มีเหนือกว่าความแข็ง,
กำลังกระจายแรงและพลังงานมีรายงานในรุ่นต่อไปโดยซูเปอร์วัสดุ
(Buehler, 2006 ดันลอปและ Fratzl, 2010 Fratzl และ Weiner, 2010 เกาและ al., 2003 จิและเกา 2004, 2010;
Kotov, 2006 Rafiee et al., 2009) ตัวอย่าง กระจาย nanofibers เตอร์รุ่นแรงเช่นคาร์บอน nanotubes
ในเมทริกซ์พอลิเมอร์หรือโลหะสำหรับเครื่องจักรกลเหล็กเสริม (Ajayan และทัวร์ 2007) คาร์บอน nanotubes,
กับโครงทรงกระบอก graphitic โก ดึงดูดความพยายามอย่างมากต่อการตระหนักถึงการใช้งานใน
สิทประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ multiwalled คาร์บอน nanotubes ปัญหาเช่น
จำกัดอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรเนื่องจาก inaccessibility ของผนังภายใน ความสามารถในการกระจายตัวไม่ดีในเมทริกซ์
กลุ่มก่อตัวและต้นทุนค่อนข้างสูงของพวกเขาห้ามไม่ให้โปรแกรมประยุกต์ที่กว้างเป็นเสริม
ระยะ(Rafiee et al., 2010) ในทางตรงข้าม ใช้ graphene สิท โดยเฉพาะอย่างยิ่งเอกสาร น่าประทับใจ
เอาชนะปัญหาเหล่านี้ โดยให้สร้างบล็อกสองมิติที่ประกอบในลำดับชั้นของเลเยอร์โดยเลเยอร์
(Stankovich และ al., 2006), ซึ่งสามารถ crosslinked ด้วยสารเคมีต่าง ๆ ทั้ง intralayer, i.e.
graphene ชั้นอยู่ระหว่างกาลบนขอบ เดียวกับการสร้างเครื่องบิน และ interlayer โอนภาระ (Dikin et al., 2007 สวนร้อยเอ็ด al., 2008 Stankovich et al., 2010 Stankovich และ al., 2006 ซู et al., 2010) .
วัสดุกระดาษทำจาก graphene และอนุพันธ์เช่น graphene ออกไซด์ graphene นาโนแผ่น
เป็นระยะเหล็กเสริมจะรวบรวมในลักษณะที่เป็นชั้นโดยชั้น (รูปที่ 1) ขนาดจำกัดของ
graphene แผ่น โหลดแรงดึงในเครื่องบินสามารถไม่ต่อเนื่องโอนย้ายผ่าน intralayer พันธบัตรของ
แผ่น graphene กระจาย จึง ต้องใช้ interlayer crosslink เพื่อช่วยถ่ายโอนโหลดแรงดึง
ระหว่างชั้นที่อยู่ติดกัน สำหรับสิท graphene พันธบัตรโคเวเลนต์ intralayer มักจะแข็งแกร่งมาก
กว่า interlayer crosslinks แรงเฉือนระหว่างชั้น graphene ที่อยู่ติดกันโดยเปลี่ยนรูปแบบ interlayer
crosslinks จำกัดโอนย้ายโหลดระหว่างพวกเขา และกำหนดกลไกความล้มเหลวของวัสดุผสมทั้งหมด
(กง et al., 2010) Van der Waals หรือπ-ออร์บิทัล เปลือย การโต้ตอบระหว่างชั้น graphene ในแกรไฟต์นำ
เพื่อความแข็งแรงเฉือนต่ำพิเศษขั้น megapascals (Yu et al., 2000) Interlayer แข็งแรงแนะนำ
ผูกมีสัญญาในการปรับปรุงความแข็งแรงเฉือนดังนั้น ตัวอย่าง วิธีการฉายรังสีนิวเคลียร์สร้าง
พันธบัตรโคเวเลนต์ระหว่างกาล graphene ชั้น (หวง et al., 2010 บอกและ al., 2003), และดังนั้นจึง ช่วยเพิ่มการ
อุปสรรคพลังงานกับ interlayer เลื่อน อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้เป็นการยากที่จะควบคุม และจะ
การผลิตขนาดใหญ่ เศรษฐกิจ และมีความยืดหยุ่นมากขึ้นวิธีการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับ controllability reversibility,
ต้องไป
วิธีการลดสารเคมีมีวิธีประหยัด และมีประสิทธิภาพในการสังเคราะห์ graphene แผ่น
exfoliated แกรไฟต์ โดยออกซิเดชัน (ไบ et al., 2011 คอมป์ตันและเหงียน 2010 ซู et al., 2010) การลด
ผลิตภัณฑ์มักจะประกอบด้วยการจัดกลุ่มสารเคมีอุดมไปด้วยออกซิเจนเช่นอีพ็อกซี่และไฮดรอกซิล จากมุมนี้มอง,
ออกไซด์ graphene ที่ลักษณะการทำงานลดลงคุณสมบัติทางกลในเครื่องบินแต่มากปรับปรุง และ engineerable interlayer โต้ตอบแสดงศักยภาพดีใน fabricating สิทประสิทธิภาพสูงและเอกสาร
ระหว่างการประมวลผลหลังของกระดาษที่ใช้ graphene ชั้น graphene หรือออกไซด์ graphene เองประกอบในการ
ชั้นโดยชั้นวิธี กับ controllability เพิ่มเติมจากเคมีบำบัด ล่าสุดทดลองแสดงว่า
อาจเพิ่มประสิทธิภาพที่โดดเด่นของคุณสมบัติทางกล (สาวของโมดูลัส ความแข็งแรง และนึ่ง)
ผ่านทางการแนะนำกลุ่ม functional ต่าง ๆ divalent ประจุและโพลิเมอร์ (Dikin et al.,
2007 เกา et al., 2011 จอง et al., 2008 สวนร้อยเอ็ด al., 2008 Stankovich et al., 2010 Stankovich et al., 2007) .
อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจเชิงปริมาณของคุณสมบัติโครงสร้างความสัมพันธ์ที่นี่ยังคงเป็นไม่ ออกแบบดีที่สุด
โดยวิศวกรรมโครงสร้างลำดับชั้นของเอกสารใช้ graphene และสิทเป็นจึงห้ามการ
มีหลายรุ่นทฤษฎีที่มีอยู่เพื่อรักษารายละเอียดของคอมโพสิตกับลำดับชั้น
โครงสร้าง แบบแรงเฉือนความล่าช้าที่เสนอ โดยค็อกซ์ใน 1952 พิจารณาความยืดหยุ่นของไฟเบอร์และอินเทอร์เฟส
แรงเฉือนระหว่างระยะยาก และอ่อนนุ่ม และใช้กันอย่างแพร่หลายในการเสริมเส้นใยคอมโพสิตรวมทั้งล่าสุด
สอบสวนสิทท่อนาโนคาร์บอน (ค็อกซ์ 1952 เกาและหลี่ 2005) อย่างไรก็ตาม การ graphene-ตาม
มีการรวบรวมเอกสารในรูปแบบชั้นโดยชั้นที่คล้ายกับวัสดุชีวภาพเช่นกระดูก ฟัน และ
nacre สำหรับคุณสมบัติทางกลของวัสดุชีวภาพที่มีลำดับชั้น microstructures เกา และเขา
ผู้ร่วมงาน (เกาและ al., 2003 จิและเกา 2004) เสนอแบบจำลองโซ่ตึงเฉือน (TS) รุ่นนี้เป็น
เพิ่มเติม แบบขยายความล้มเหลวของวัสดุกลไกและการกระจายของเฟสของแข็งเกล็ดเลือดในผู้
วัสดุชีวภาพ (Barthelat et al., 2007 ถัง et al., 2007 เตียว et al., 2010) ในห่วงโซ่ความเครียดเฉือน
รุ่นกระดูกแร่ถือเป็นแท่งแข็งหรือเกล็ดเลือด ดังนั้นความเครียดเฉือนที่อินเทอร์เฟซระหว่างการ
แร่ธาตุและโปรตีนเป็นรูป ในทางตรงกันข้าม นี้ล้มเหลวสำหรับเอกสารที่ใช้ graphene เนื่องการ
อัตราส่วนกว้างยาวขนาดใหญ่มาก มีมิติในระนาบของแผ่น graphene ขั้นคัลไมโครมิเตอร์แบบและ
ความหนาไม่น้อยกว่า 1 nm แมพยืดหยุ่นของ graphene จึงเทียบได้กับแมพของแรงเฉือน
interlayer crosslinks เราจะเห็นต่อไปในข้อความ ความยืดหยุ่นของ graphene ที่ต้องพิจารณาในการ
สมิติจำลองเพื่อทำนายกลโดยรวมสำเร็จคุณสมบัติของใช้ graphene เอกสาร
มีสามปัจจัยสำคัญที่กำหนดของสิทออกไซด์ใช้ graphene: (1)
intralayer คุณสมบัติทางกล กำหนดพันธบัตร sp2 คาร์บอนคาร์บอนโคเวเลนต์และ crosslinks ที่ graphene ขอบ,
(2) interlayer crosslinks คุณสมบัติและลักษณะโครงสร้าง (3) ของสิท i.e.
the ขนาด และปริภูมิตำแหน่งกระจายแผ่น graphene และ crosslinks ของพวกเขา ตามมาจากความรู้
ก่อนหน้านี้ทดลองศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติทางกลของสิท graphene ออกไซด์ เรา
ที่นี่ก่อนกำหนดปริมาณคุณสมบัติทางกลของกลไก crosslink ต่าง ๆ รวมทั้ง intralayer และ
interlayer โต้ตอบ ใช้อาร์กิวเมนต์เหล่านี้ ในวิญญาณของความล่าช้าแรงเฉือนและแรงเฉือนรุ่น โซ่เรา
นี่พัฒนารุ่น deformable แรงเฉือน (DTS) เพื่อตรวจสอบคุณสมบัติทางกลของ graphene
กระดาษกับ interlayer intralayer crosslinks และโครงสร้างลำดับชั้นดังกล่าวก่อน โดยรวม
คาดว่า ประสิทธิภาพทางกลของสิทที่ผ่านวิธีการ multiscale กับพารามิเตอร์ที่เลี้ยง
โดยหลักแรกคำนวณ
กระดาษนี้มีการจัดระเบียบดังนั้น ในส่วน 2 หลังจากอธิบาย microstructures ของใช้ graphene
กระดาษ (หัวข้อ 2.1), เราแนะนำรายละเอียดของการคำนวณหลักการแรกของเรา (ส่วน 2.2), ประการแรกนั้น
กลศาสตร์ของ crosslinks interlayer และ intralayer (หัวข้อ 2.3 และ 2.4) พัฒนาในรุ่น DTS

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ประสิทธิภาพสูงและต้นทุนต่ำเป็นวิศวกรคอมในฝันวัสดุสำหรับเครื่องกล , โยธาและ
โปรแกรมการบินและอวกาศ คาร์บอนไฟเบอร์ เป็นประการแรก สร้างขึ้นในปี 1950 , ยังซัพพลายเออร์รายใหญ่ของคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงคุณสมบัติของพวกเขาที่โดดเด่น
, เครื่องจักรกลในกระบวนการผลิตค่อนข้างง่าย ราคาถูก
และน้ำหนักน้อย เมื่อเร็วๆ นี้กับการพัฒนาของเทคโนโลยีการสังเคราะห์นาโนสเกลและวิศวกรรมยังเป็นโครงสร้างลำดับชั้น
แรงบันดาลใจจากวัสดุทางชีวภาพ นาโนคอมโพสิตที่มีความแข็งแรงและพลังงานที่เหนือกว่า , ความจุสูงสุด
มีรายงานว่ารุ่นถัดไปโดยซูเปอร์วัสดุ
( บิวเลอร์ , 2006 ; Dunlop และ fratzl 2010 ; และ fratzl เนอร์ , 2010 ; เกา et al . , 2003 ; จีเกาในปี 2010 ;
rafiee โคตอฟ , 2006 ; et al . , 2009 ) ตัวอย่างเช่นเส้นใยแข็งแรงเช่นท่อนาโนคาร์บอนจะแพร่กระจาย
ในพอลิเมอร์ หรือโลหะเมทริกซ์เสริมกล ( ajayan และทัวร์ , 2007 ) คาร์บอนนาโนทิวบ์
, สมบูรณ์แบบ graphitic โครงสร้างทรงกระบอก ดึงดูด พยายามอย่างมากเพื่อให้บรรลุการประยุกต์ในการทำงาน
นาโนคอมโพสิต . อย่างไรก็ตามโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ multiwalled คาร์บอน ประเด็น เช่น อัตราส่วนปริมาตรจำกัด
ผิวอันเนื่องมาจากความฉลาดของผนังด้านใน จนกระจายความสามารถในการฝึกอบรม
เนื่องจากกลุ่มการพัฒนาและยังค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูงของพวกเขาห้ามการใช้งานกว้างเป็นขั้นตอนเสริม
( rafiee et al . , 2010 ) ในทางตรงกันข้ามตามกราฟีนนาโนคอมโพสิต , โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เอกสารที่น่าประทับใจ
เอาชนะปัญหาเหล่านี้โดยการให้มิติกลุ่มอาคารประกอบในชั้นโดยชั้นการปกครอง
( stankovich et al . , 2006 ) ซึ่งสามารถเชื่อมโยงจากสารเคมีต่าง ๆ เพื่อสร้างทั้ง intralayer เช่น
graphene ชั้นจะกกาบนขอบ ในระนาบเดียวกัน และโอนภาระเป็นตัวเชื่อม ( dikin et al . , 2007 ; ปาร์ค et al . , 2008 ; stankovich et al . , 2010 ; stankovich et al . , 2006 ;จู et al . , 2010 ) .
ในกระดาษ วัสดุที่ทำจากกราฟีนและอนุพันธ์ของมัน เช่น แกรฟีนออกไซด์นาโน , แผ่นกราฟีน
เป็นการเสริมแรงเฟสจะรวมตัวกันในชั้นโดยลักษณะ Layer ( รูปที่ 1 ) เพราะขนาดจำกัดของ
แผ่นกราฟีน , ระนาบดึงโหลดแทบจะไม่สามารถย้าย intralayer อย่างต่อเนื่องผ่านพันธบัตร
แจกแผ่นกราฟีน ,ดังนั้นชั้นจะต้องช่วยดึง Crosslink โอนภาระ
ระหว่างที่อยู่ชั้น สำหรับกราฟีนนาโนคอมโพสิตที่ intralayer โควาเลนต์พันธบัตรมักจะแข็งแกร่งมาก
กว่าชั้นก่อน . กำลังรับแรงเฉือนระหว่างชั้น graphene อยู่ติดกัน โดยการ เปลี่ยนรูป ที่เป็นตัวเชื่อม
ก่อนจึง จำกัด การโหลดระหว่างพวกเขาและกำหนดกลไกของความล้มเหลว
คอมโพสิตทั้งหมด ( กง et al . , 2010 ) การเปลือย แวนเดอร์วาลล์ หรือπโคจรระหว่าง graphene ชั้นแกรไฟต์นัก
ไปตั้งแต่รับแรงเฉือนในการสั่งซื้อของ megapascals ( ยู et al . , 2000 ) แนะนำ
ชั้นแข็งแรงผูกจึงถือสัญญาในการปรับปรุงกำลังรับแรงเฉือน .ตัวอย่างเช่น การฉายรังสีนิวเคลียร์สร้างพันธบัตรโควาเลนต์ระหว่างชั้น graphene
( Huang et al . , 2010 ; บอก et al . , 2003 ) , และดังนั้นจึงช่วยเพิ่มพลังงานกับ
กั้นสามารถเลื่อน อย่างไรก็ตามเทคนิคนี้เป็นเรื่องยากที่จะควบคุมและสามารถใช้สำหรับ
การผลิตขนาดใหญ่ วิธีการเศรษฐกิจและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับควบคุมและยับยั้งความต้องการที่จะสํารวจ
, .
โดยวิธีทางเคมีให้มีประสิทธิภาพและราคาถูกวิธีสังเคราะห์แกรฟีนแผ่นจาก
exfoliated แกรไฟต์ โดยออกซิเดชัน ( ไป๋ et al . , 2011 ; คอมป์ตัน และ Nguyen , 2010 ; จู et al . , 2010 ) ลด
ผลิตภัณฑ์มักจะประกอบด้วยออกซิเจนมากมายกลุ่มเคมีรวยเหมือนอีพ็อกซี่และไฮดรอกซิล . จากมุมมองนี้
graphene ออกไซด์ที่มีสมบัติเชิงกลในบอด แต่มากขึ้นและการโต้ตอบสามารถแสดงศักยภาพที่ดีในการสร้างที่มีประสิทธิภาพสูง engineerable นาโนคอมโพสิตและเอกสาร ระหว่างการประมวลผลของ graphene
ตามเอกสารชั้น graphene graphene ออกไซด์ด้วยตนเองหรือประกอบใน
ชั้นโดยชั้นทางด้วยการเพิ่มการควบคุมจากสารเคมี การทดลองล่าสุดแสดงให้เห็นว่า
เสริมที่น่าทึ่งของสมบัติเชิงกล ( มอดุลัสของยัง , ความแข็งแรงและความทนทาน ) สามารถสร้างผ่านการแนะนำ
หมู่ฟังก์ชันต่าง ๆเช่น ไอออนขนาดและพอลิเมอร์ ( dikin et al . ,
2007 ; เกา et al . , 2011 ; จอง et al . , 2008 ; ปาร์ค et al . , 2008 ; stankovich et al . , 2010stankovich et al . , 2007 ) .
แต่ความเข้าใจเชิงปริมาณของโครงสร้างคุณสมบัติความสัมพันธ์ที่นี่ยังไม่มี
การออกแบบโดยวิศวกรรมโครงสร้างลำดับชั้นของเอกสารกราฟีนตามและนาโนคอมโพสิตจึงเป็นสิ่งต้องห้าม
มีหลายที่มีอยู่ในแบบจำลอง เพื่อรักษากลไกของวัสดุผสมที่มีโครงสร้างแบบลำดับชั้น

เฉือนความล่าช้าแบบที่เสนอโดย Cox ใน 1952 พิจารณาความยืดหยุ่นของเส้นใยและอินเตอร์เฟซ
เฉือนระหว่างขั้นตอนการแข็งและอ่อนและใช้กันอย่างแพร่หลายในการเสริมเส้นใยคอมโพสิตรวมทั้งเมื่อเร็ว ๆนี้
สอบสวนท่อนาโนคาร์บอนนาโนคอมโพสิต ( Cox , 1952 ; เกาและ Li , 2005 ) อย่างไรก็ตาม จาก
กราฟีนเอกสารประกอบในชั้นโดยชั้นแบบแผนที่คล้ายคลึงกับวัสดุทางชีวภาพ เช่น กระดูก และฟัน
ไข่มุก . สำหรับคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุทางชีวภาพที่มีโครงสร้างลำดับชั้น Gao และผู้ร่วมงานของเขา
( เกา et al . , 2003 ; จีเกา , 2004 ) เสนอแรงเฉือน ( TS ) แบบลูกโซ่ รุ่นนี้เป็นรุ่นที่
ขยายเพิ่มเติมในการจับและการแพร่กระจายของวัสดุ และกลไกของเกล็ดเลือดในผู้แข็งเฟส
ทางชีววิทยาวัสดุ ( barthelat et al . , 2007 ; Tang et al . , 2007 ; Zhang et al . , 2010 ) แรงเฉือนในโซ่
แบบกระดูกแร่เป็นแท่งแข็งหรือเกล็ดเลือด ดังนั้นแรงเฉือนที่รอยต่อระหว่าง
แร่ธาตุและโปรตีนเป็นเครื่องแบบ ในทางตรงกันข้ามสมมติฐานนี้ล้มเหลวสำหรับกราฟีนตามเอกสารจากของ
อย่างมากด้านอัตราส่วน ในมิติของแผ่นกราฟีนคือในการสั่งซื้อของไมโครมิเตอร์และความหนาของมัน
น้อยกว่า 1 nm , การเสียรูปของกราฟีน จึงเปรียบได้กับการตัดของชั้นก่อน
. เป็นเราจะเห็นในภายหลังในข้อความความยืดหยุ่นของกราฟีนที่ต้องพิจารณาในรูปแบบเรียบร้อยแล้วทำนาย
ต่อเนื่องรวมสมบัติเชิงกลของ graphene ที่ใช้เอกสาร .
มีสามปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพโดยรวมของแกรฟีนออกไซด์ที่ใช้นาโนคอมโพสิต ( 1 )
intralayer เชิงกล , กําหนดโดย SP2 คาร์บอนโควาเลนต์พันธบัตรและเกิดที่ขอบ graphene
( 2 ) สมบัติเชิงกลของชั้นเกิด และ ( 3 ) ลักษณะโครงสร้างของนาโนคอมโพสิต เช่น
ขนาดพื้นที่และตำแหน่งการกระจายของแผ่นกราฟีน และการเกิดของพวกเขา บนพื้นฐานของความรู้ที่ได้จากการศึกษาทดลองก่อนหน้านี้
ต่อโครงสร้างและสมบัติทางกลของนาโนคอมโพสิตแกรฟีนออกไซด์ , เรา
ที่นี่คือวัดสมบัติเชิงกลของกลไก Crosslink ต่างๆ ทั้ง intralayer
ชั้นและการโต้ตอบ บนพื้นฐานของเหตุผลเหล่านี้ ในจิตวิญญาณของร่างกายและแรงเฉือนแรงเฉือนแบบโซ่เรา
ที่นี่พัฒนาแรงเฉือน ( DTS ) โดยรูปแบบการยึดสมบัติเชิงกลของกระดาษกับชั้น graphene
,intralayer เกิดและลำดับขั้นโครงสร้างดังกล่าวมาก่อน การแสดงกลรวม
ของนาโนคอมโพสิตได้ผ่านวิธีการเลี้ยงโดยการคำนวณพารามิเตอร์ multiscale ด้วย

หลักการแรก กระดาษนี้จะจัดดังนี้ ในส่วนที่ 2 หลังจากอธิบายโครงสร้างของกราฟีนตาม
เอกสาร ( มาตรา 2.1 )เราแรกแนะนำรายละเอียดของการคำนวณหลักการแรกของเรา ( มาตรา 2.2 ) จากนั้น
กลศาสตร์ของทั้งสองและสามารถ intralayer ก่อน ( มาตรา 2.3 และ 2.4 ) DTS แบบพัฒนาใน