金属材料的冲击压缩发生在各种情况下，如车辆碰撞，装甲穿透，高速冲击焊接。设计具有高抗冲击性能的新材料具有广阔的应用前景。近几十年来，Cu的冲击响应得到了广泛的报道。当激波沿方向传播时，单晶铜的塑性波总是被过驱动。不同取向的单晶铜和多晶铜的冲击速度也有明显差异。由于晶界(GBs)的存在，纳米Cu在冲击载荷下表现出独特的力学性能和组织演变。在这一背景下，团队展开了研究，旨在分析石墨烯/纳米双晶铜复合材料的抗冲击和自愈性能。
　　石墨烯/金属基复合材料因其优异的力学性能引起了人们的广泛关注，而将石墨烯引入纳米孪晶金属基材料的研究却很少。该研究通过在纳米孪晶Cu (nt-Cu)基体中引入单层石墨烯薄片，构建了纳米层复合材料。采用分子动力学模拟方法研究了复合材料的冲击响应。与nt-Cu和单晶Cu相比，石墨烯/nt-Cu复合材料具有更高的抗冲击性能和更好的自愈能力。
　　研究发现，在4.5 km/s的冲击速度下，石墨烯的起皱可以引发复合材料中大量位错的快速成核，而在相同条件下，在金属基体中只观察到弹性波。随后的位错传播有效地吸收冲击力，导致冲击应力和粒子速度的快速下降。在较高的冲击速度下，石墨烯与孪晶界之间存在协同效应，提高了复合材料的塑性灵敏度，从而产生了较大的位错密度和较高的抗冲击性能。
　　此外，在反射波的传播过程中，还观察到一个快速而光滑的自愈过程。由于石墨烯具有较高的面内刚度，不易被位错扰动，石墨烯/nt-Cu复合材料中晶格的完整性逐渐退化，具有较好的自愈性能。

　　过程：
　　GBs可以作为应力和剪切集中区域，为晶体塑性提供形核位点和孔洞。近年来，纳米孪晶Cu (nt-Cu)由于其独特的高强度和高韧性的结合而引起了人们的广泛关注。在nt-Cu中观察到一个有趣的软化现象(反向Hall-Petch效应)。
　　随着孪晶界间距(TBS)的减小，nt-Cu的强度增大，并在TBS为15 nm时达到最大值，而在TBS为时强度减小。研究者研究了TBS对nt-Cu冲击响应的影响，得到了类似的结果。激波前沿后的平均流动应力在临界TBS为1.04 nm时达到最大值，这是由两种相互竞争的位错活动造成的。

　　图1所示，不同冲击模拟模型的原子构型:
　　(a)和(b)石墨烯/nt-Cu纳米层复合材料;
　　(c)纯nt-Cu;(d)单晶铜。

　　图片图4所示
　　(a)纯nt-Cu和(b)石墨烯/nt-Cu复合材料在
　　5.5 km/s初始冲击速度下的自愈过程。
　　分析：
　　综上所述，利用MD模拟研究了石墨烯/nt-Cu纳米层复合材料的冲击响应。复合材料具有比纯nt-Cu和单晶Cu更高的抗冲击性能。石墨烯的起皱可以引发许多位错的成核，位错的快速传播有效地消耗了冲击波的能量，从而降低了冲击应力和粒子速度。
　　此外，反射波的传播存在自愈过程，但在较高的初始冲击速度下，反射波的自愈倾向减弱。该复合材料具有比纯nt-Cu更好的自愈能力，因为位错的运动局限在相邻的石墨烯层中，且位错不能穿透材料的整体。由于石墨烯/nt-Cu纳米层复合材料具有较高的抗冲击性能和良好的自愈能力，相信其可以成为一种有效的减震器，在汽车、家具、建筑和船舶制造等领域具有广阔的应用前景。
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