五边形石墨烯[1]是一种以碳五元环为结构基元的新型二维材料
与只由sp2杂化碳原子组成的石墨烯不同，五边形石墨烯结构中的每个单胞有2个sp3杂化的碳原子和4个sp2杂化的碳原子，是一种准二维的亚稳态碳结构
第一原理的计算结果表明，五边形石墨烯具有罕见的负泊松比特性[2]和可与石墨烯媲美的超高强度，并可承受1000 K的高温
五边形石墨烯的带隙为3.25 eV，为准直接带隙半导体，可卷曲成动力学稳定的五边形碳纳米管，不论管径大小和手性均为半导体
五边形石墨烯的室温热导率为167 W/mK[3]，远低于石墨烯的热导率[4]
第一原理计算和分子动力学模拟结果表明，五边形石墨烯在外部荷载和高温作用下会发生碳环结构的转变[5~7]
由于其独特的几何构型和优异的电学和力学性能，五边形石墨烯已成为材料学和凝聚态物理领域的研究热点
为了拓展五边形石墨烯的潜在应用领域，可用化学修饰调控其电学和物理化学性质
相关研究结果表明，氢化五边形石墨烯的电学、热学和力学性能，与五边形石墨烯不同[8~11]
Wu等[10]根据第一原理晶格动力学和声子玻尔兹曼传输方程计算了完全氢化的石墨烯和完全氢化的五边形石墨烯的导热系数，发现氢化使五边形石墨烯的导热系数提高76%，而石墨烯的导热系数却下降了63%
Han等[6]使用分子动力学方法研究了五边形石墨烯的力学性能和氢化的影响，发现部分氢化的五边形石墨烯仍表现出明显的塑形特征，发生了类似于五边形石墨烯不可逆的碳五元环向碳多元环的转变，而完全氢化的五边形石墨烯则表现出脆性特征
同时，升高温度会触发不受约束的部分氢化的五边形石墨烯发生相变，而完全氢化的五边形石墨烯不会发生相变
Le [9]使用分子动力学方法模拟了五边形石墨烯、氢化五边形石墨烯的力学性能
结果表明，氢化使五边形石墨烯的杨氏模量降低25%~28%，并且随着温度的升高力学性能略微下降
Li等[11]根据第一原理的计算结果表明，氢化和氟化能调控五边形石墨烯的电子和力学性能，表面氢化和氟化能显著增大五边形石墨烯的带隙使其由半导体转变为绝缘体，并使泊松比从负值变为正值和使其杨氏模量降低
氟原子能与大多数原子结合成化学键
在石墨烯中引入氟原子能破坏石墨烯片层上的π键结构，形成新的C-F键改变石墨烯本身的结构，也使石墨烯的物理和化学性能发生变化
石墨烯氟化虽然使碳原子的杂化方式由 sp2转变为sp3
声明：
“氟化五边形石墨烯的拉伸性能” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：孙艺,韩同伟,操淑敏,骆梦雨
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2025年06月06日 ~ 08日 
