Publicación: Rol de la polarizabilidad en la deformación y ruptura de hojas de grafeno
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Fecha
2024-10-22
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Editor
Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica
Resumen
En este estudio, se utilizaron simulaciones de dinámica molecular para investigar el impacto de la polarizabilidad en las propiedades mecánicas del grafeno mono y multicapa. Se realizaron ensayos de tracción simulados en grafeno de 1, 2 y 3 capas, comparando modelos que consideran y no consideran la polarizabilidad. A partir de las curvas de tensión-deformación (σ vs. ϵ), se determinó el módulo elástico, obteniéndose valores entre 923.1 y 957.5 GPa para el grafeno no polarizable y entre 899.6 y 932.1 GPa para el grafeno polarizable. Los resultados indican que la polarizabilidad introduce una ligera flexibilización del material, aunque su efecto en la zona elástica es mínimo. No obstante, la polarizabilidad reduce significativamente la esistencia a la tracción del grafeno, resultando en fracturas más tempranas debido a la inestabilización de los enlaces C-C por la presencia de dipolos no Permanentes en los átomos de carbono. Estos resultados permiten fortalecer modelos ya existentes para simular las propiedades mecánicas del grafeno.
In this study, molecular dynamics simulations were used to investigate the impact of polarizability on the mechanical properties of monolayer and multilayer graphene. Tensile tests were simulated on graphene with 1, 2, and 3 layers, comparing models that consider and do not consider polarizability. From the stress-strain curves (σ vs. ϵ), the elastic modulus was determined, with values ranging from 923.1 to 957.5 GPa for non-polarizable graphene and from 899.6 to 932.1 GPa for polarizable graphene. The results indicate that polarizability introduces a slight flexibility to the material, although its effect in the elastic region is minimal. However, polarizability significantly reduces the tensile strength of graphene, resulting in earlier fractures due to the destabilization of CC bonds by the presence of non-permanent dipoles in carbon atoms. These findings help strengthen existing models for simulating the mechanical properties of graphene.
In this study, molecular dynamics simulations were used to investigate the impact of polarizability on the mechanical properties of monolayer and multilayer graphene. Tensile tests were simulated on graphene with 1, 2, and 3 layers, comparing models that consider and do not consider polarizability. From the stress-strain curves (σ vs. ϵ), the elastic modulus was determined, with values ranging from 923.1 to 957.5 GPa for non-polarizable graphene and from 899.6 to 932.1 GPa for polarizable graphene. The results indicate that polarizability introduces a slight flexibility to the material, although its effect in the elastic region is minimal. However, polarizability significantly reduces the tensile strength of graphene, resulting in earlier fractures due to the destabilization of CC bonds by the presence of non-permanent dipoles in carbon atoms. These findings help strengthen existing models for simulating the mechanical properties of graphene.
Descripción
Organizado y patrocinado por: Federación iberoamericana de Ingeniería Mecánica y 'Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Mecánica', FeIbIm – FeIbEM
Categorías UNESCO
Palabras clave
Grafeno, Dinámica Molecular, Deformación, Propiedades mecánicas, Graphene, Molecular Dynamics, Deformation, Mechanical properties
Citación
-
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica