Механические и тепловые свойства композитов системы Ni/графен: атомистическое моделирование
Автор: Карина Александровна Крылова
Соавторы: Сафина Л.Р., Мурзаев Р.Т., Баимова Ю.А.
Организация: Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа, Россия
Рис. 1. (а) Композит CG - 17% ат. Ni. (б) Теплопроводность (λ), предел прочности (σв) и нанотвердость (HV) скомканного графена, Ni/графен композитов и наночастицы Ni.
Композитные металлы на основе графена с металлическими частицами являются актуальными объектами исследования, поскольку они обладают уникальными свойствами, необходимых для технологий будущего. В работах [1, 2] предложена методика по созданию композитов нового поколения на основе скомканного графена с добавлением металлических наночастиц. Такие материалы могут сочетать в себе необычайные механические и тепловые свойства, а их исследование имеет большое прикладное значение для микроэлектроники, ракетостроения и авиационной промышленности.
В работе методом молекулярно-динамического моделирования исследуются прочность, нанотвердость и теплопроводность композита Ni/графен, полученного высокотемпературным сжатием. Композит основан на скомканном графене во внутренние пустоты которого помещены никелевые наночаститцы. Молекулярно-динамическое моделирование проводилось с использованием программного кода LAMMPS. Установлено, что объемная доля атомов никеля оказывает сильное влияние на предел прочности на растяжения, нанотвердость и теплопроводность композита Ni/графен (рис. 1). Чем больше объёмная доля атомов никеля в композите, тем выше его твердость и теплопроводность, но ниже предел прочности на растяжение. Это говорит о том, что влияние объемной доли атомов никеля на свойства композита имеют разную природу – на прочность композита большее влияние оказывает графеновая сетка, а на коэффициент теплопроводности влияет наличие проводящего металла.
Работа К.А. Крыловой и Ю.А. Баимовой поддержана грантом Российского научного фонда (№ 20-72-10112-П). Работа Р.Т. Мурзаева поддержана Государственным заданием ИПСМ РАН (молодежная лаборатория).
1. L.R. Safina, J.A. Baimova, K.A. Krylova. Materials Today Physics (2022), V. 28., P. 100851.
2. K.A. Krylova, J.A. Baimova, R.R. Mulyukov. Letters on Materials (2019), V. 9 (1), P. 81-85.
