五边形石墨烯,是近年来发现的一种完全由碳五元环组成的形似于开罗五边形瓷砖的准二维亚稳态的碳的同素异形体。第一性原理计算表明,五边形石墨烯不但具有动力学稳定性和热稳定性,还可以在1000 K的高温下保持结构稳定,其带隙宽度为3.25 e V,被认为是准直接带隙半导体。由于独特的原子构型,五边形石墨烯具有罕见的负泊松比特性和与石墨烯媲美的超高力学性能。近年来,对五边形石墨烯的研究成为国内外材料学和凝聚态物理等领域的研究热点之一。晶体材料不可避免具有各种结构缺陷,五边形石墨烯也不例外,如空位缺陷,Stone-Wales拓扑缺陷和增原子缺陷等。目前有关缺陷五边形石墨烯的研究较少,力学性能方面的研究还未见相关报道,这激发了探索研究缺陷五边形石墨烯力学性能和调控机理的兴趣。本文采用分子动力学方法,研究了含空位缺陷的五边形石墨烯在拉伸和剪切荷载作用下的力学性能和变形破坏机理,在此基础上研究了氢化对缺陷五边形石墨烯力学性能的影响及其调控机理。主要工作如下:1.研究了缺陷五边形石墨烯在拉伸和剪切荷载作用下的力学行为,以及缺陷率对其力学性能的影响,还研究了升温诱发的缺陷五边形石墨烯的结构转变。本文研究的缺陷类型包括:在4配位C1位缺失原子的单空位缺陷（MVC1）,在3配位C2位缺失原子的单空位缺陷（MVC2）,缺少一对3配位C2原子而导致的双空位缺陷（DV）,以及由以上空位缺陷组合的混合空位缺陷（MIXEDV）。研究结果显示,缺陷五边形石墨烯也表现出与完美五边形石墨烯相似的塑性变形特性,这是由于加载过程中发生的不可逆的五元环到多元环结构的转变所致,空位缺陷的存在更容易导致新的缺陷的形成。缺陷五边形石墨烯的泊松比随着缺陷率的增加而增加,当缺陷率分别达到3%和6%时,含有MVC1和DV的五边形石墨烯的泊松比由负变为正,但含有MVC2和MIXEDV的五边形石墨烯的泊松比始终为负。四种空位缺陷均降低了五边形石墨烯的杨氏模量、剪切弹性模量、拉伸和剪切弹性极限,它们随缺陷率的增加单调降低,而拉伸和剪切弹性极限应变对缺陷率的敏感性较小。升高温度会诱发未受载荷的缺陷五边形石墨烯的五元环结构的转变。相较于完美五边形石墨烯,空位缺陷会导致临界转变温度升高,即缺陷会延迟结构转变,但缺陷五边形石墨烯的熔点仍与完美五边形石墨烯的熔点非常接近。2.研究了氢化对缺陷五边形石墨烯拉伸和剪切力学性能和破坏机理的影响规律。研究结果显示,低氢化率的缺陷五边形石墨烯在拉伸和剪切荷载作用下表现出明显的塑性特性,存在碳环转变现象,而完全氢化的缺陷五边形石墨烯发生脆性破坏,未发生碳环转变。完全氢化提高了结构的稳定性,阻碍了碳五元环的转变,从而提高了剪切弹性模量、拉伸和剪切的弹性极限和弹性极限应变。随着氢化率的增加缺陷五边形石墨烯的杨氏模量和拉伸弹性极限呈先减小后增加趋势,而拉伸弹性极限应变、剪切弹性极限和弹性极限应变均单调增加。随着缺陷率的增大,完全氢化的缺陷五边形石墨烯的杨氏模量、剪切弹性模量、拉伸和剪切弹性极限均呈下降趋势,而拉伸和剪切弹性极限应变对缺陷率的变化不敏感。