Композитное нанопокрытие графен/Cu для повышения твердости поверхности меди

Автор: Елизавета Андреевна Рожнова

Соавторы: Сафина Лилия Ришатовна, Крылова Карина Александровна, Баимова Юлия Айдаровна

Организация: Уфимский университет науки и технологий

Благодаря превосходным механическим свойствам, графен в последние годы стал важным армирующим элементом в производстве композитов. Ранее было показано, что композиты на основе графена и наночастиц меди обладают повышенными механическими свойствами [1]. За счет своих уникальных свойств, такие композитные структуры могут быть использованы в качестве упрочняющих нанопокрытий поверхностей металлов. В данной работе предлагается с помощью программного пакета LAMMPS методом молекулярной динамики рассмотреть композит графен/Cu в качестве нанопокрытия для повышения твердости поверхности Cu.

На рисунке показана начальная структура, которая представляет собой монокристалл Cu, покрытый композитным покрытием графен/Cu. Для моделирования взаимодействия в системe композит/Cu используются потенциалы, апробированные в работе [2]. Для оценки твердости поверхности меди с композитным покрытием использовался метод Оливера-Фарра при температуре 10 К. Процесс наноиндентирования происходит в микроканоническом NVE ансамбле с использованием термостата Ланжевена.

Результаты моделирования показали, что нанесение композитного покрытия на поверхность меди приводит к ее упрочнению. Нанотвердость поверхности меди с покрытием на 6% выше твердости монокристаллической Cu. Такой незначительный прирост твердости при нанесении на медь композитного покрытия обусловлено изначально не очень высокой твердостью композита графен/Cu, из-за достаточно слабой силы взаимодействия между атомами графена и меди. Тем не менее, предполагается, что композит графен/Cu будет обладать хорошими трибологическими свойствами, что может привести к его использованию в качестве смазочного покрытия, уменьшающего износ деталей.