بررسی خواص مکانیکی گرافن های مارپیچ چندلایه با مشخصات هندسی متفاوت با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

گرافن مارپیچ از جمله ساختارهای مارپیچی شکل دست ساز بشر است که اخیرا با پیشرفت نانوتکنولوژی و با الهام از طبیعت ایجاد شده است. در این تحقیق به بررسی خواص مکانیکی گرافن های مارپیچ چندلایه با مشخصات هندسی متفاوت با استفاده از روش دینامیک مولکولی پرداخته می شود و ارتباط بین تعداد لایه ها، مشخصات هندسی و خواص مکانیکی نانوذرات بررسی می شود. نتایج نشان داده اند که ویژگی های هندسی منحصر به فرد این نانوذرات موجب بروز خواص مکانیکی جالبی می شود که به شدت به ساختار آن ها وابسته است. به گونه ای که با افزایش تعداد لایه ها متناسب با مشخصه های هندسی نانوذرات، مراحل رفتار کششی آن ها تغییر می کند. ازجمله مهم ترین ویژگی های این نانوذرات کش پذیری شدید آن ها حتی برای برخی نمونه ها تا حدود 3000٪ است که با افزوده شدن یک لایه به ساختار آن ها به شدت کاهش می یابد. همچنین، نتایج بیانگر افزایش شدید نیرو در محدوده کرنشی کوچک، همزمان با شروع فرآیند کشش هستند که به دلیل نیروهای واندروالس قوی بین لایه ها است. ثابت فنر برای این نانوذرات در این ناحیه اولیه آزمون کشش محاسبه شده است و با افزوده شدن لایه ها مقدار آن کاهش می یابد. شناسایی خواص گرافن های مارپیچ چندلایه می تواند منجربه افزایش کارایی آن ها و عملکرد بهینه شان در ادوات نانومقیاس و حتی بهبود کارایی های چندمقیاسی شان شود.