Nonlinear elastic behavior of two-dimensional molybdenum disulfide

非线性系统 微尺度化学 材料科学 密度泛函理论 二硫化钼 有限元法 单层 弹性模量 模数 物理 热力学 复合材料 纳米技术 数学 量子力学 数学教育
作者
Ryan C. Cooper,Changgu Lee,Chris A. Marianetti,Xiaoding Wei,James Hone,Jeffrey W. Kysar
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:87 (3) 被引量:472
标识
DOI:10.1103/physrevb.87.035423
摘要

This research explores the nonlinear elastic properties of two-dimensional molybdenum disulfide. We derive a thermodynamically rigorous nonlinear elastic constitutive equation and then calculate the nonlinear elastic response of two-dimensional MoS${}_{2}$ with first-principles density functional theory (DFT) calculations. The nonlinear elastic properties are used to predict the behavior of suspended monolayer MoS${}_{2}$ subjected to a spherical indenter load at finite strains in a multiple-length-scale finite element analysis model. The model is validated experimentally by indenting suspended circular MoS${}_{2}$ membranes with an atomic force microscope. We find that the two-dimensional Young's modulus and intrinsic strength of monolayer MoS${}_{2}$ are 130 and 16.5 N/m, respectively. The results approach Griffith's predicted intrinsic strength limit of ${\ensuremath{\sigma}}_{\mathrm{int}}\ensuremath{\sim}\frac{E}{9}$, where $E$ is the Young's modulus. This study reveals the predictive power of first-principles density functional theory in the derivation of nonlinear elastic properties of two-dimensional MoS${}_{2}$. Furthermore, the study bridges three main gaps that hinder understanding of material properties: DFT to finite element analysis, experimental results to DFT, and the nanoscale to the microscale. In bridging these three gaps, the experimental results validate the DFT calculations and the multiscale constitutive model.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
徐瑶瑶发布了新的文献求助10
1秒前
白英发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
齐桓完成签到,获得积分10
8秒前
石董宝宝完成签到,获得积分10
11秒前
科研通AI2S应助天空不空采纳,获得10
13秒前
无心的柠檬完成签到,获得积分10
14秒前
斯文败类应助等待孤云采纳,获得10
14秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
2014689032应助科研通管家采纳,获得50
15秒前
15秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
TaoJ应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
天天快乐应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
16秒前
16秒前
16秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
16秒前
18秒前
CC2333完成签到 ,获得积分10
18秒前
晴天发布了新的文献求助10
19秒前
典雅的静完成签到,获得积分10
20秒前
社恐吱吱完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
清秀LL完成签到 ,获得积分10
22秒前
韩小小发布了新的文献求助10
23秒前
qi完成签到 ,获得积分10
24秒前
25秒前
文献小甜菜完成签到,获得积分10
25秒前
hsq15123完成签到 ,获得积分10
25秒前
27秒前
学疯发布了新的文献求助10
27秒前
安走天完成签到,获得积分10
27秒前
29秒前
高分求助中
LNG地下式貯槽指針(JGA Guideline-107)(LNG underground storage tank guidelines) 1000
Generalized Linear Mixed Models 第二版 1000
rhetoric, logic and argumentation: a guide to student writers 1000
QMS18Ed2 | process management. 2nd ed 1000
Asymptotically optimum binary codes with correction for losses of one or two adjacent bits 800
Preparation and Characterization of Five Amino-Modified Hyper-Crosslinked Polymers and Performance Evaluation for Aged Transformer Oil Reclamation 700
Operative Techniques in Pediatric Orthopaedic Surgery 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2925219
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2572593
关于积分的说明 6947607
捐赠科研通 2225571
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1182844
版权声明 589076
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 578882