بررسی رفتار کششی نانولوله فسفرین زیگزاگ به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی

اخیرا نانولوله های فسفرین به دلیل داشتن خواص مکانیکی، حرارتی و الکترونی مناسب، بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته اند. مطالعه بر روی رفتار کششی و مقاومت این نانو ساختار به عنوان یک ماده جدید از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین در این تحقیق، رفتار کششی نانولوله های فسفرین در جهت زیگزاگ به روش دینامیک مولکولی شبیه سازی شده اند. جهت انجام این شبیه سازی از تابع پتانسیل استیلین گر-وبر استفاده شده است. در این پژوهش برای نخستین بار روش دینامیک مولکولی موفق به پیش بینی نقطه تغییر فاز نمودار تنش-کرنش نانولوله فسفرین زیگزاگ شده است. این نقطه که در ابتدای نمودار تنش ـ کرنش ظاهر می شود، قبلا توسط روش دقیق DFTB پیش بینی شده است. پس از تائید نتایج، به بررسی اثرات قطر بر روی مقاومت کششی نانولوله های فسفرین زیگزاگ پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند که با بیشتر شدن اندازه قطر، مقاومت کششی نانولوله ها افزایش پیدا می کنند. از آنجایی که اتم های ماده فسفرین دارای چروک ذاتی هستند، شکل شکست این ماده با ماده کربن بسیار متفاوت است.در گام بعد به عنوان اولین تحقیق در این زمینه، اثرات حفره تک اتمی بر روی رفتار کششی نانولولهفسفرین زیگزاگ مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج مشاهده می شود که با عدم وجود یک اتم در ساختار نانولوله فسفرین، مقاومت کششی نهایی و کرنش نهایی به ترتیب 11 درصد و 5 درصد افت پیدامی کنند. همچنین میزان نرخ کرنش یکی از عوامل بسیار مهم و تاثیر گذار بر روی خواص مکانیکی مواد نانو میب اشد که در این تحقیق به اثرات آن بر روی رفتار کششی نانولوله فسفرین زیگزاگ پرداخته شدهاست. مشاهدات نشان می دهند که با افزایش نرخ کرنش، تنش نهایی افزایش و کرنش نهایی کاهش پیدا می کنند.

Keywords:

نانولوله فسفرین زیگزاگ , دینامیک مولکولی , رفتار کششی , اثرات نقص , اثرات نرخ کرنش