Estudo de propriedades mecânicas em nanoestruturas de carbono e nitreto de boro através de simulações de dinâmica molecular

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Lima, Jailsson Silva
• Orientador(a): Machado, Leonardo Dantas
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Grafeno; Nitreto de boro hexagonal; Nanoestruturas híbridas; Propriedades mecânicas; Dinâmica molecular
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50977

A descoberta do grafeno e de suas propriedades excepcionais vem motivando pesquisas a respeito de materiais bidimensionais (2D) há mais de uma década. Diversos outros materiais 2D foram descobertos desde então com propriedades diversas, como o nitreto de boro hexagonal (h-BN). Mais recentemente, materiais bidimensionais têm sido combinados em estruturas híbridas, levando a criação de sólidos com propriedades ajustáveis. Neste documento, as propriedades mecânicas de nanoestruturas híbridas de grafeno e de h-BN foram investigadas utilizando dinâmica molecular clássica. Dois tipos de arranjos foram considerados: (i) folhas quadradas de grafeno contendo domínios de h-BN circulares e hexagonais e (ii) folhas quadradas de h-BN contendo domínios de grafeno circulares, hexagonais, triangulares e duplo triangulares. Os resultados obtidos aqui mostram que para os dois tipos de estruturas, o módulo de Young da estrutura híbrida depende essencialmente da fração de h-BN e de grafeno na estrutura, com o módulo de Young decrescendo linearmente à medida que a concentração de h-BN aumenta em (i) e crescente com aumento de grafeno em (ii). Foi analisado também a evolução temporal da fratura e da concentração de tensão durante as simulações. Desta análise concluímos que a fratura sempre se inicia na região de interface entre o grafeno e o h-BN, porque foi constatado que as ligações B-C e C-N são mais fracas do que as ligações C-C e B-N. Finalmente, observamos para os dois tipos de arranjos que as propriedades mecânicas das estruturas híbridas não são alteradas quando o comprimento da folha e o diâmetro dos domínios são aumentados proporcionalmente. Isto indica que nossos resultados podem ser válidos para estruturas bem maiores do que as testadas aqui, como as que são sintetizadas experimentalmente.