مدلسازی سفتی نانوکامپوزیت گرافن اپوکسی با توزیع تصادفی گرافن و با استفاده از مدل ترکیبی دینامیک‌مولکولی مایکرومکانیک

Abstract

در این پژوهش با ترکیب روش های دینامیک مولکولی و مایکرومکانیک، مدلی جدید برای مدلسازی سفتی نانوکامپوزیت گرافن/اپوکسی با توزیع تصادفی ارایه گردید. ابتدا سفتی نانوکامپوزیت شامل یک تک لایه گرافن محصور در محیط اپوکسی توسط روش دینامیک مولکولی مدلسازی شد. به دلیل محدودیت نرم افزار دینامیک مولکولی، قابلیت مدلسازی نانوکامپوزیت با ابعاد واقعی صفحه گرافن وجود ندارد. بدین منظور چندین ساختار مختلف المان حجمی معرف حاوی تک لایه گرافن با مساحت دلخواه، محصور در محیط اپوکسی در نرم افزار مدل شده و سفتی طولی، عرضی و در جهت ضخامت المان حجمی معرف نانوکامپوزیت محاسبه شد. سپس با برازش منحنی سفتی بر حسب ابعاد نانوذره، سفتی المان حجمی معرف حاوی گرافن با ابعاد واقعی پیش بینی شد. برای لحاظ کردن تاثیر توزیع تصادفی صفحات گرافن درون پلیمر بر روی سفتی نانوکامپوزیت، از روابط مایکرومکانیک استفاده گردید. سپس با ترکیب روش های دینامیک مولکولی و مایکرومکانیک، سفتی توده ای یک نانوکامپوزیت گرافن/اپوکسی با توزیع تصادفی صفحات گرافن درون محیط پلیمری محاسبه شده است. روش فوق، مدل ترکیبی دینامیک مولکولی-مایکرومکانیک نامیده شده است. برای اعتبار سنجی نتایج حاصل از این مدل، سفتی نمونه های نانوکامپوزیت گرافن/اپوکسی از طریق آزمایش اندازه گیری شده و با نتایج مدلسازی مقایسه گردید. نتایج حاکی از تطابق مناسب مدل ارایه شده جدید با نتایج آزمایشگاهی دارد.