تشخیص آسیب در صفحه گرافن در اثر بارگذاری ضربه‌ای

ورق‌های گرافن در طول فرایند ساخت و عمر کاربردی خود، تحت بارها و حوادث متفاوتی نظیر برخورد جرم‌ها یا بارهای مختلف قرار می‌گیرند که سبب تغییر شکل، جابه‌جایی و ارتعاشاتی در اتم‌های کربن و بعضاً پارگی ورق گرافن می‌شوند. در این مقاله اثر پارامترهای ضربه‌زننده و ورق گرافن بر الگوی شکست ورق گرافن بررسی شده است. صفحات گرافن با ابعاد متفاوت و ضربه‌زننده در شکل‌های مختلف انتخاب گردیده است و ابزار جمع‌آوری داده‌ها نرم‌افزار لمپس و روش تحلیل بر اساس روش دینامیک مولکولی می‌باشد. شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار لمپس که روشی بسیار دقیق و نزدیک به شرایط آزمایشگاهی می‌باشد، بر اساس گام زمان و انحراف نقطه مرکزی صفحه صورت گرفته است و تاثیر برخی از پارامترها مانند جرم، تعداد لایه‌های ورق گرافن، شکل‌های مختلفی شامل مکعب، کره و مخروط و هم‌چنین ابعاد متفاوت ورق گرافن بر روی پارگی ورق بررسی شده است. با بررسی تاثیر هندسه‌های مختلف ضربه‌زننده (کروی و مکعبی و مخروطی) مشاهده شد که ورق گرافن با برخورد ضربه‌زننده کروی بیشترین جابه‌جایی اتم‌های میانی را داشته است و ضربه‌زننده مخروطی سبب بیشترین تعداد پیوند شکسته شده در ورق گرافن، نسبت به دو ضربه‌زننده دیگر می‌گردد. با افزایش جرم ضربه‌زننده کروی و افزایش ابعاد ورق گرافن، تعداد پیوندهای شکسته شده بیشتر شده درحالی‌که سرعت شکسته شدن پیوندها با افزایش جرم ضربه‌زننده کمتر شده است؛ همچنین با افزایش ابعاد ورق گرافن، سرعت شکستن پیوندها بیشتر شده است. علاوه بر این با افزایش تعداد لایه‌ها، مقدار جابجایی اتم‌های میانی صفحه کمتر و سرعت لازم برای شکستن پیوندها بیشتر شده است.

damage detection on the graphene sheet due to impact loading

graphene sheets are subjected to various loads and events during the manufacturing process and their functional life, such as collisions with different masses or loads, which cause deformation, displacement, and vibrations in carbon atoms and sometimes rupture of graphene sheets. graphene sheets with different lengths and impactors in different forms of selection and data collection tools are lamps and molecular dynamics software. simulation by lamps software, which is a very accurate method and close to laboratory conditions; based on the time step and the deviation of the central point of the page; the effect of some parameters such as mass, number of layers of graphene sheet, different shapes including cube, sphere and cone as well as different lengths of graphene sheet on sheet tearing was investigated. therefore, with the increase in the mass of the spherical impactor and the increase in the length of the graphene sheet, the number of broken bonds increased, while the speed of breaking the bonds decreased with the increase in the mass of the impactor, and with the increase in the length of the graphene sheet, the speed of breaking the bonds increased. then, by examining the effect of different impactor geometries (spherical, cubic, and conical), it was observed that the surface during the spherical impactor has the most displacement of the middle atoms of the plane and the conical impactor has the highest number of broken bonds compared to the two impactors. also with the increase in the number of layers, the amount of displacement of the atoms in the middle of the plane is less and the speed required to break the bonds has increased.