تاثیر دما و رشد ترک بر ضریب شدت تنش ساختار پلی کریستال گرافن: مطالعه شبیه سازی دینامیک مولکولی

ترک به عنوان متداول ترین عیوب هندسی در ساختارهای هندسی به شمار می رود که می توان از آن به عنوان یکی از عوامل تاثیرگذار بر خواص مکانیکی یاد کرد. در این تحقیق، اثر دما و رشد ترک بر خواص مکانیکی صفحات پلی کریستال گرافن، با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های مختلف ساختار در حضور و عدم حضور ترک با طول 15 و 45 آنگستروم، با استفاده از پتانسیل ترسوف و شرایط مرزی دوره ای مدل شدند. نتایج به دست آمده نشان داد، افزایش دما در هر دو حالت حضور و عدم حضور ترک باعث کاهش خواص مکانیکی شد. همچنین افزایش طول ترک نیز موجب کاهش مدول یانگ و تنش در نقطه ی شکست شد. مدول یانگ برای ساختار پلی کریستال گرافن نسبت به صفحه اصلی و در دماهای 100، 300 و 700 کلوین به ترتیب 2/19%، 5/48%، 4/53% کاهش یافت. این روند برای تنش در نقطه ی شکست نیز مشاهده شد. همچنین، نتایج نشان داد که افزایش دما باعث کاهش چقرمگی شکست شد. بیشترین مقدار این خاصیت مکانیکی برای ساختار با طول ترک 45 آنگستروم و در دمای 100 کلوین بدست آمد که مقدار آن معادل (0.5)5/61MPa.m بود.

Keywords:

شبیه سازی دینامیک مولکولی , خواص مکانیکی , گرافن , پلی کریستال , مرزدانه