Написано AZoNano [1245 2020] [1945900][19459000000 12 марта 2020 [19459][1945900] ]

По сравнению со сталью графен может быть примерно в шесть раз легче и в 200 раз прочнее. Эти свойства сделали его наиболее предпочтительным материалом в производственном секторе. В Иллинойском университете в Урбане-Шампейне исследователи недавно обнаружили больше свойств графеновых листов, которые могут быть полезны для промышленности.

Соуменду Багчи, докторант, и его гид Хак Бенг Чу из факультета аэрокосмической техники сотрудничали с Харли Джонсоном из Механических наук и инженерии и обнаружили поведение скрученных листов графена и их устойчивость при различных температурах и размерах.

Мы сконцентрировались на двух листах графена, уложенных друг на друга, но с углом поворота. Мы провели атомистическое моделирование при разных температурах для графеновых листов разного размера. Используя результаты этих симуляций, мы разработали аналитическую модель – вы можете подключить любой размер листа, любой угол скручивания, и модель будет прогнозировать количество локальных стабильных состояний, а также критическую температуру, необходимую для достижения каждого из этих состояний. .

Суменду Багчи, докторант, факультет аэрокосмической техники, Инженерный колледж Грейнджер, Иллинойский университет, Урбана-Шампейн

Двухслойный графен встречается в раскрученной конфигурации Бернала, сказал Багчи. Эта конфигурация также является повторяющейся последовательностью укладки кристаллического гексагонального графита. После скручивания двухслойного графена он имеет тенденцию раскручиваться обратно в исходное состояние, поскольку это наиболее стабильное состояние и расположение атомов.

Когда витая атомная структура нагревается, она имеет тенденцию вращаться назад, но существуют определенные магические углы закручивания, при которых структура остается стабильной ниже определенной температуры. И есть зависимость от размера.

Суменду Багчи, докторант, факультет аэрокосмической техники, Инженерный колледж Грейнджер, Иллинойский университет, Урбана-Шампейн

« В нашей работе интересно то, что в зависимости от размера листа графена мы можем предсказать, сколько у вас будет стабильных состояний, магические углы закручивания в этих стабильных состояниях, а также диапазон температур требуется для перехода скрученного графена из одного стабильного состояния в другое », – добавил Багчи.

Чу заявил, что производители прилагают усилия для создания графеновых транзисторов, а витые бислои графена обладают интересными электронными свойствами. При изготовлении графеновых транзисторов важно знать, какая температура будет стимулировать материал для реализации определенного механического отклика или вращения.

« Известно, что лист графена обладает определенными электронными свойствами, а добавление второго листа под углом дает новые уникальные свойства. Но одним атомным листом нелегко манипулировать. По сути, это исследование дает ответы на вопросы о том, как витые графеновые листы ведут себя при тепловой нагрузке, и дает представление о механизмах и силах самовыравнивания на атомном уровне », – заявил Багчи.

« Это потенциально может проложить путь производителям для достижения точного контроля угла поворота 2D-структур материалов. Они могут напрямую подключать параметры к модели, чтобы понять необходимые условия, необходимые для достижения определенного витого состояния », – добавил Багчи.

Багчи заявил, что двумерные свойства таких материалов ранее не изучались. Это исследование – элементарное исследование, которое началось как другой проект, когда он случайно наткнулся на что-то странное.

Он заметил, что графеновые листы показали некоторую температурную зависимость. Мы удивлялись, почему он так себя вел, а не как обычный материал. В обычных материалах интерфейс обычно очень сильный. С графеном интерфейс очень слабый, что позволяет слоям скользить и вращаться. Наблюдение за этой интересной температурной зависимостью не планировалось. Это красота открытия в науке.

Хак Бенг Чу, факультет аэрокосмической техники. Технический колледж Грейнджер, Иллинойский университет, Урбана-Шампейн

Это исследование финансировалось Программой AFOSR "Аэрокосмические материалы для экстремальных условий окружающей среды" и грантом Национального научного фонда.

Источник: http://aerospace.illinois.edu/[