Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Сравнительный анализ результатов численного моделирование механического поведения графена и силицена в рамках общего гармонического поля

М.А. Журавков, Ю.Е. Нагорный, Д.Н. Политаев

Белорусский государственный университет

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.415

Оригинальная статья

Аннотация: В статье представлены результаты применения модели общего гармонического поля для численного моделирования механических свойств близких по геометрической форме образцов наноструктур графена и силицена. Проведён расчёт коэффициентов жёсткости элементов для этой модели на основе жёсткостей пары базовых через собственные частоты колебаний трёхузловых фрагментов. Приведены зависимости упругих модулей от линейных размеров. В обоих случаях наблюдается рост модуля продольной упругости с выходом на асимптоту при увеличении длины образца и очень слабая зависимость от его ширины. Коэффициент поперечной деформации уменьшается с ростом ширины. Увеличение длины даёт у графена рост данного показателя, а у силицена – его снижение.

Ключевые слова: общее гармоническое поле, графен, силицен, упругие коэффициенты, собственные частоты колебаний, модуль Юнга, коэффициент Пуассона

  • Журавков Михаил Анатольевич – д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики Белорусский государственный университет
  • Нагорный Юрий Евгеньевич – старший преподаватель кафедры био- и наномеханики Белорусский государственный университет
  • Политаев Дмитрий Николаевич – старший преподаватель кафедры веб-технологий и компьютерного моделирования Белорусский государственный университет

Ссылка на статью:

Журавков, М.А. Сравнительный анализ результатов численного моделирование механического поведения графена и силицена в рамках общего гармонического поля / М.А. Журавков, Ю.Е. Нагорный, Д.Н. Политаев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 415-423. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.415.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Novoselov, K.S. Electric field effect in atomically thin carbon films / K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, et al. // Science. – 2004. – V. 306. – I. 5696. – P. 666-669. DOI: 10.1126/science.1102896.
2. Guzman-Verri, G.G. Electronic structure of silicon-based nanostructures / G.G. Guzmán-Verri, L.C.L.Y. Voon // Physical Review B. – 2007. – V. 76. – I. 7. – P. 075131-1-075131-10. DOI: 10.1103/PhysRevB.76.075131.
3. Zhu, Y. Graphene and graphene oxide: synthesis, properties and applications / Y. Zhu, H. Murali, W. Cai, et al. // Advanced materials. – 2010. – V. 22. – I. 35. – P. 3906-3904. DOI: 10.1002/adma.201001068.
4. Ding, N. Defect-sensitive performance of silicene sheets under uniaxial tension: mechanical properties, electronic structures and failure behaviour / N. Ding, H. Wang, X. Chen, C.-M. L. Wu // RSC Advances. – 2017. – V. 7. – I. 17. – P. 10306-10315. DOI: 10.1039/c6ra27291f.
5. Грибов, Л.А. Колебания молекул / Л.А. Грибов. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. – 544 с.
6. Zhuravkov, M.A. Finite element modeling of nanoscale structures / M.A. Zhuravkov, Yu.E. Nagornyi, V.I. Repchenkov // Nanotechnologies in Russia. – 2011. – V. 6. – № 9-10. – P. 597-606. DOI: 10.1134/S1995078011050168.
7. Нагорный, Ю.Е. Исследование механических свойств силицена в рамках модели поля центральных сил / Ю.Е. Нагорный, Д.Н. Политаев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2017. – Вып. 9. – С. 341-346. DOI: 10.26456/pcascnn/2017.9.341.
8. Нагорный, Ю.Е. Исследование механических свойств силицена в рамках модели валентно-силового поля / Ю.Е. Нагорный, Д.Н. Политаев // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2018. – Вып. 10. – С. 485-491. DOI: 10.26456/pcascnn/2018.10.485.
9. Li, C. A structural mechanics approach for the analysis of carbon nanotubes / C. Li, T.-W. Chou // International Journal of Solids and Structures. – 2003. – V. 40. – I. 10. – P. 2487-2499. DOI: 10.1016/S0020-7683(03)00056-8.
10. Кривцов, А.М. Сравнение микромоделей описания упругих свойств алмаза / А.М. Кривцов, О.С. Лобода, С.С. Хакало // Механика твёрдого тела. – 2012. – № 5. – C. 44-52.
11. Нагорный, Ю.Е. Численное моделирование механического поведения силицена в рамках обобщённого гармонического поля / Ю.Е. Нагорный // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 336-344. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.336.
12. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич; пер. с англ. под ред. Б.Е. Победри. – М.: Мир, 1975. – 541 с.