ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ ЗАВИСИМОСТИ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ОТ РАЗМЕРОВ НАНОКЛАСТЕРА
Автор: Софья Сергеевна Ищенко
Соавторы: Уткин А.В., Фомин В.М.
Организация: Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской Академии Наук
В настоящее время композитные материалы широко применяются в различных областях инженерии, благодаря таким свойствам как легкость, прочность, устойчивость к коррозии, тепловому расширению и т.д., которые превосходят традиционные материалы. Широко применяются композитные материалы на основе карбида кремния в космической технике и авиации. Использование наноматериалов распространено и в медицине: для изготовления лекарств, с использованием наночастиц металлов.
Одним из типов композитных материалов являются нанокомпозиты, которые получаются путем добавления нанообъектов (нанокластеров) в основной материал матрицы. Размер таких нанообъектов превышает размер молекул и атомов, но, как правило, составляет не более 100 нм. Добавление нанокластеров в матрицу основного материала направлено на улучшение характеристик получаемого материала, однако его свойства зависят от множества факторов, включая физические свойства нанообъектов и основного материала, концентрацию, размер и форму нанокластеров, а также метод создания нанокомпозита. Разработка таких материалов представляет собой сложную задачу, учитывая множество факторов, влияющих на их свойства [1], поэтому исследование термомеханических свойств, а именно знание температуры плавления, кристаллизации и их зависимости от размеров внедряемых нанообъектов является одной из основных задач.
В данной работе проводится исследование температуры плавления и кристаллизации от размеров нанокластеров с использованием метода молекулярной динамики различных материалов: меди, титана, серебра, а также карбида кремния. Анализ результатов показал рост температуры плавления от размера нанокластера (см. Рис.), а также рост температуры кристаллизации. Наблюдается характерный гистерезис при обратимости процесса плавления в процесс кристаллизации, где температура первого оказывается выше второго
1. Fomin V. M., Filippov A. A. A Review of Methods for Studying the Elastic Characteristics of Nanoobjects //Physical Mesomechanics. – 2021. – Т. 24. – С. 117-130.
