通过微结构设计,通过分子动力学模拟,提高石墨烯/纳米复合材料的机械性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 石墨烯/ (Gr/Al) 纳米复合材料是工程材料,在各种工业中具有潜在的应用.
• 了解它们的机械性能对于优化它们的性能至关重要.
• 失位的传播和与增强物的相互作用显著影响材料的行为.

研究的目的:

• 通过分子动力学模拟来研究Gr/Al纳米复合材料的机械性能.
• 评估石墨烯布局 (泥) 和高合金 (HEA) 涂层对机械性能的影响.
• 为了确定垂直导向的石墨烯板 (GS) 和HEA涂层在增强材料性能方面的有效性.

主要方法:

• 使用LAMMPS的分子动力学 (MD) 模拟用于建模Gr/Al纳米复合材料.
• 模拟了纳米印测试,包括能源最小化和NPT组合放松.
• 进行了装载和卸载模拟,以分析机械反应.

主要成果:

• 石墨烯板阻碍了脱位的传播,防止透到G.G.层.
• 异位和GS之间的相互作用最初与纯相比降低了硬度.
• 带有FeNiCrCoAl HEA涂层的垂直导向GS增加了弹性模量21.5% (至83GPa),硬度增加了17.3% (至9.5GPa).

结论:

• 石墨烯板的排列和HEA涂层的结合对于增强Gr/Al纳米复合材料的性能至关重要.
• 垂直导向的GS与3.4%质量分数的HEA涂层相结合,在机械特性方面提供了显著的改进.
• 这项研究为设计具有卓越机械性能的先进Gr/Al纳米复合材料提供了一条途径.