五邊形石墨烯[1]是一種以碳五元環為結構基元的新型二維材料
與只由sp2雜化碳原子組成的石墨烯不同，五邊形石墨烯結構中的每個單胞有2個sp3雜化的碳原子和4個sp2雜化的碳原子，是一種準二維的亞穩態碳結構
第一原理的計算結果表明，五邊形石墨烯具有罕見的負泊松比特性[2]和可與石墨烯媲美的超高強度，并可承受1000 K的高溫
五邊形石墨烯的帶隙為3.25 eV，為準直接帶隙半導體，可卷曲成動力學穩定的五邊形碳納米管，不論管徑大小和手性均為半導體
五邊形石墨烯的室溫熱導率為167 W/mK[3]，遠低于石墨烯的熱導率[4]
第一原理計算和分子動力學模擬結果表明，五邊形石墨烯在外部荷載和高溫作用下會發生碳環結構的轉變[5~7]
由于其獨特的幾何構型和優異的電學和力學性能，五邊形石墨烯已成為材料學和凝聚態物理領域的研究熱點
為了拓展五邊形石墨烯的潛在應用領域，可用化學修飾調控其電學和物理化學性質
相關研究結果表明，氫化五邊形石墨烯的電學、熱學和力學性能，與五邊形石墨烯不同[8~11]
Wu等[10]根據第一原理晶格動力學和聲子玻爾茲曼傳輸方程計算了完全氫化的石墨烯和完全氫化的五邊形石墨烯的導熱系數，發現氫化使五邊形石墨烯的導熱系數提高76%，而石墨烯的導熱系數卻下降了63%
Han等[6]使用分子動力學方法研究了五邊形石墨烯的力學性能和氫化的影響，發現部分氫化的五邊形石墨烯仍表現出明顯的塑形特征，發生了類似于五邊形石墨烯不可逆的碳五元環向碳多元環的轉變，而完全氫化的五邊形石墨烯則表現出脆性特征
同時，升高溫度會觸發不受約束的部分氫化的五邊形石墨烯發生相變，而完全氫化的五邊形石墨烯不會發生相變
Le [9]使用分子動力學方法模擬了五邊形石墨烯、氫化五邊形石墨烯的力學性能
結果表明，氫化使五邊形石墨烯的楊氏模量降低25%~28%，并且隨著溫度的升高力學性能略微下降
Li等[11]根據第一原理的計算結果表明，氫化和氟化能調控五邊形石墨烯的電子和力學性能，表面氫化和氟化能顯著增大五邊形石墨烯的帶隙使其由半導體轉變為絕緣體，并使泊松比從負值變為正值和使其楊氏模量降低
氟原子能與大多數原子結合成化學鍵
在石墨烯中引入氟原子能破壞石墨烯片層上的π鍵結構，形成新的C-F鍵改變石墨烯本身的結構，也使石墨烯的物理和化學性能發生變化
石墨烯氟化雖然使碳原子的雜化方式由 sp2轉變為sp3
聲明：
“氟化五邊形石墨烯的拉伸性能” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：孫藝,韓同偉,操淑敏,駱夢雨
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2025年07月09日 ~ 11日 
