تأثیر عیب استون-والز بر استحکام گرافین موج‌دار با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی

Abstract

گرافین بدون عیب دارای خصوصیات مکانیکی فوق‌العاده‌ای است، ولی گرافین دارای عیوب ساختاری ازجمله عیب استون-والز است که باعث تغییر خواص فیزیکی آن می‌گردد. از طرفی، گرافین به‌طورکلی در اثر شرایط ترمودینامیکی به‌ صورت کاملاً صاف نیست و دارای موج‌هایی است و وجود ناهمواری در سطح گرافین باعث تغییر رفتار گرافین می شود. در این مقاله خصوصیات مکانیکی گرافین موج‌دار دارای عیب استون-والز تحت کشش تک ‌محوره مورد مطالعه قرار گرفته است. سطح ناهموار گرافین موج‌دار بوسیله تابع تصادفی با استفاده از نرم ‌افزار MATLAB مدل شده است و گرافین بدون موج و گرافین موج‌دار دارای عیب استون-والز با یکدیگر مقایسه شده‌اند. از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای بررسی تأثیر عیب استون- والز بروی استحکام نهایی گرافین استفاده شده و برای مدل کردن پیوندهای کووالانسی بین اتم‌های کربن از تابع پتانسیل AIREBO استفاده شده است. همچنین کنترل دمای سیستم توسط ترموستات نوز-هوور انجام گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که عیب استون-والز استحکام نهایی گرافین آرمچیر را به ‌شدت کاهش می‌دهد، اما تأثیر کمتری بر استحکام نهایی گرافین در جهت زیگزاگ دارد. همچنین موجدار کردن گرافین عیب­دار باعث افزایش استحکام کششی در جهت زیگزاگ و کاهش آن در جهت آرمچیر خواهد شد.