تحلیل خواص مکانیکی نانو کامپوزیت آلومینیوم - گرافین با نقص جای خالی و حفره به روش دینامیک مولکولی

مطالعه حاضر، خواص مکانیکی از جمله مدول یانگ و تنش استحکام کششی نانوکامپوزیت آلومینیوم تقویت شده با گرافین ناقص با نقص حفره و نقص جای‌خالی تحت کشش تک محوره با استفاده از شبیه‌‌سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار داده است. همچنین در این مطالعه اثر تعداد لایه‌های گرافن در درصد حجمی ثابت، بر روی رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت نیز بررسی شده است. این شبیه‌سازی با کمک پکیج منبع باز لمپس با مدل سازی یک سیستم دوره‌ای با هنگرد nve و npt انجام گرفته و برای توصیف اندرکنش اتم‌های کربن و آلومینیوم به ترتیب از پتانسیل‌های airebo و meam و همچنین برای اندرکنش بین این اتم‌ها از پتانسیل لناردجونز استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که افزودن تک لایه گرافین به ساختار آلومینیوم خالص باعث بهبود مدول یانگ و استحکام کششی آلومینیوم خالص به ترتیب به میزان 220 و 320 درصد شده است. علاوه بر این مشاهده می‌شود که اثر نقص جای‌خالی و نقص حفره بر روی مدول یانگ و استحکام کششی به‌صورت غیرخطی بوده و روند کاهشی دارد.

analyzing mechanical properties of aluminum-graphene nanocomposite with vacancy and pin-holed defects by molecular dynamics method

the present study investigated mechanical properties such as young’s modulus and tensile strength of aluminum nanocomposite reinforced with defective graphene with vacancy and hole defects under uniaxial tension using molecular dynamics simulation. also, the effect of the number of graphene layers in a constant volume ratio on the mechanical behavior of the nanocomposite has also been obtained. this simulation was done with the help of the lammps open-source package by modeling a periodic system with nve and npt ensembles. the airebo and meam potentials were used to describe the interaction of carbon and aluminum atoms, respectively, and lennard jones potential was used for the interaction between these atoms. the obtained results show that adding a single layer of graphene to the structure of pure aluminum has improved young’s modulus and tensile strength of pure aluminum by 220 and 320%, respectively. in addition, it is observed that the effect of pinhole and vacancy defects on young’s modulus and tensile strength is non-linear and has a decreasing trend.