Fevereiro 2015 vol. 1 num. 2 - XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química

Artigo - Open Access.

Idioma principal

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE NANOMALHAS DE GRAFENO POR SIMULAÇÃO MOLECULAR

CHRISTMANN, A. M. ; MUNIZ, A. R. ;

Artigo:

Nanomalhas de grafeno são nanoestruturas formadas a partir da inserção de poros em lâminas de grafeno, recentemente em laboratório. Aplicações em diversas áreas vêm sendo propostas, como por exemplo, em nanoeletrônica e nanofiltração. Entretanto, pouco se sabe sobre o efeito da criação destes defeitos estruturais nas propriedades mecânicas do grafeno. O objetivo deste trabalho é avaliar o impacto destas mudanças estruturais nas propriedades mecânicas do material, através de simulações de dinâmica molecular. São estimados o módulo de Young e a tensão e deformação de ruptura em testes de tração uniaxial, variando-se parâmetros estruturais do material (densidade e distribuição dos poros). Os resultados mostram que o aumento da porosidade diminui a resistência mecânica do grafeno, porém os valores estimados para as propriedades se mantém na mesma ordem de magnitude em relação ao material original, apresentando-se superior a materiais convencionais.

Artigo:

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1006-21734-175298

Referências bibliográficas
  • [1] BAI, J.; ZHONG, X.; JIANG, S.; HUANG, Y.; DUAN, X. Graphene nanomesh. Nature Nanotech, v. 5, p. 190-194, 2010.
  • [2] BERENDSEN, H.J.C.; POSTMA, J.P.M.; VAN GUNSTEREN, W.F.; DINOLA, A.; HAAK, J.R. Molecular dynamics with coupling to an external bath. J. Chem. Phys., v. 81, p. 84-90, 1984.
  • [3] CARPENTER, C.; CHRISTMANN, A.M.; HU, L.; FAMPIOU, I.; MUNIZ, A.R.; RAMASUBRAMANIAM, A.; MAROUDAS, D. Elastic properties of graphene nanomeshes. Appl. Phys. Lett., v. 104, 141911, 2014.
  • [4] ELIAS, D.C.; NAIR, R.R.; MOHIUDDIN, T.M.G.; MOROZOV, S.V.; BLAKE, P.; HALSALL, M.P. Control of graphene’s properties by reversible hydrogenation: evidence for graphane. Science, v. 323, p. 610-613, 2009.
  • [5] JIANG, L.; FAN, Z. Design of advanced porous graphene materials: from graphene nanomesh to 3D architectures. Nanoscale, v. 2, p. 1922-1945, 2014.
  • [6] LI, X.; WANG, X.; ZHANG, L.; LEE, S.; DAI, H. Chemically Derived, Ultrasmooth Graphene Nanoribbon Semiconductors. Science, v. 319, p. 1229-1232, 2008.
  • [7] LIANG, X; JUNG, Y.S.; WU, S.; ISMACH, A.; OLYNICK, D.L.; CABRINI, S.; BOKOR, J. Formation of Bandgap and Subbands in Graphene Nanomeshes with Sub-10 nm Ribbon Width Fabricated via Nanoimprint Lithography. Nano Lett., v.10, p. 2454–2460, 2010.
  • [8] MOSTÉRIO, N.C.B; FONSECA, A.F. Mechanical and Thermal Properties of Graphene Nanomeshes. MRS Proceedings, v. 1505, 2013.
  • [9] NOVOSELOV, K.S.; FALKO, V.I.; COLOMBO, L.; GELLERT, P.R.; SCHWAB, M.G.; KIM, K. A roadmap for graphene. Nature, v. 490, p. 192–200, 2012.
  • [10] NOVOSELOV, K.S.; GEIM, A.K.; MOROZOV, S.V.; JIANG, D.; ZHANG, Y.; DUBONOS, S.V.; GRIGORIEVA, I.V.; FIRSOV, A.A. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science, v. 306, p. 666-669, 2004.
  • [11] PEDERSEN, T.G.; FLINDT, C.; PEDERSEN, J.; MORTENSEN, N.A.; JAUHO, A-P. PEDERSEN K. Graphene Antidot Lattices: Designed Defects and Spin Qubits. Phys. Rev. Lett., v. 100, 136804-1-4, 2008.
  • [12] PEI, Q.X.; ZHANG, Y.W.; SHENOY, V.B. A molecular dynamics study of the mechanical properties of hydrogen functionalized graphene. Carbon, v. 48, p. 898–904, 2010.
  • [13] PLIMPTON, S.J. Fast parallel algorithms for short-range molecular dynamics. J. Comp. Phys., v. 117, p. 1–19, 1995.
  • [14] ŞAHIN, H.; CIRACI, S. Structural, mechanical, and electronic properties of defect-patterned graphene nanomeshes from first principles. Phys. Rev. B, v. 84, 035452, 2011.
  • [15] STUART, S.J.; TUTEIN, A.B.; HARRISON, J.A. A reactive potential for hydrocarbons with intermolecular interactions. J. Chem. Phys., v. 112, p. 6472–86, 2000.
Como citar:

CHRISTMANN, A. M.; MUNIZ, A. R.; "DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE NANOMALHAS DE GRAFENO POR SIMULAÇÃO MOLECULAR", p. 13761-13768 . In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 2359-1757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1006-21734-175298

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações