Исследование методом молекулярной динамики механических и физических свойств композитных материалов на основе графена и металла

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-72-10112

НазваниеИсследование методом молекулярной динамики механических и физических свойств композитных материалов на основе графена и металла

Руководитель Баимова Юлия Айдаровна, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук , Республика Башкортостан

Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры

Ключевые слова композиты на основе графена, молекулярная динамика, механические свойства, прочность, деформационная обработка

Код ГРНТИ29.19.22

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Композиты на основе полиморфов углерода и металлической компоненты - материалы, характеризующиеся структурной устойчивостью, с оптимизированным размером составляющих частиц, контролируемой формы и с улучшенными свойствами (тепло- и электро-проводностью) в настоящее время вызывают большой интерес. Одно из важных требований, предъявляемых к подобным гибридным материалам - это создание на их основе недорогих, высококачественных полевых эмиттеров, суперпроводников, солнечных ячеек и различных элементов электронных устройств. Выбор морфологии композитного материала и изучение его влияния на физические и механические свойства композитов на основе графена и металлической компоненты в настоящее время представляет важную задачу, решение которой будет способствовать дальнейшему развитию новой электроники, новых устройств накопления энергии, материалов с повышенной прочностью. Целью данного проекта является исследование различных деформационных способов получения таких композитных материалов на основе графена и наночастиц металла или металлической матрицы с графеном в качестве армирующего элемента, а также последующее изучение их физических и механических свойств методом молекулярной динамики. Более того, в рамках данного проекта предполагается определить способы управления свойствами новых металл-графеновых композитов не только вследствие деформационно-термической обработки, но и посредством изменения их структурных параметров. Предложенные морфологии композитов ранее не были исследованы и основаны на использовании скомканного графена - нового не дорогого в получении материала, состоящего из смятых графеновых чешуек - в качестве матрицы для частиц или в качестве армирующей фазы в металлической матрице. Полученные в ходе выполнения проекта результаты позволят впервые проанализировать механическое поведение и физические свойства (например, проводящие) композитов графен/металл и установить их связь с морфологией композита и приложенной деформационно-термической обработкой, и будут способствовать дальнейшему успешному синтезу подобных структур с улучшенными свойствами на практике.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Сафина Л.Р. , Баимова Ю.А., Крылова К.А., Мурзаев Р.Т., Мулюков Р.Р. Моделирование композитов металл-графен методом молекулярной динамики: обзор Письма о материалах (Letters on Materials), Т.10. №3. С.351-360 (год публикации - 2020)
10.22226/2410-3535-2020-3-351-360

2. Сафина Л.Р., Мурзаев Р.Т. Размер наночастиц металла как решающий фактор формирования композита никель-графен: молекулярная динамика Журнал структрной химии, Т. 62, №5, С.852-860 (год публикации - 2021)
10.26902/JSC_id72914

3. Сафина Л.Р., Крылова К.А., Мурзаев Р.Т., Баимова Ю.А., Мулюков Р.Р. Crumpled Graphene-Storage Media for Hydrogen and Metal Nanoclusters Materials, 14, 2098 (год публикации - 2021)
10.3390/ma14092098

4. Баимова Ю.А., Галиахметова Л.Х., Мулюков Р.Р. Diamond-like structures under hydrostatic loading: Atomistic simulation Computational Materials Science, V. 192, P. 110301 (год публикации - 2021)
10.1016/j.commatsci.2021.110301

5. Сафина Л.Р., Баимова Ю.А., Крылова К.А., Мурзаев Р.Т., Щербинин С.А., Мулюков Р.Р. Ni-Graphene Composite Obtained by Pressure–Temperature Treatment: Atomistic Simulations Phys. Status Solidi RRL, т. 15, Т 11 (год публикации - 2021)
10.1002/pssr.202100429

6. Полякова П.В., Щербинин С.А., Баимова Ю.А. Molecular dynamics investigation of atomic mixing and mechanical properties of Al/Ti interface Letters on Materials, № 11, т. 4s, p. 561-565 (год публикации - 2021)
10.22226/2410-3535-2021-4-561-565

7. Крылова К.А., Сафина Л.Р., Щербинин С.А., Баимова Ю.А. Methodology for Molecular Dynamics Simulation of Plastic Deformation of a Nickel/Graphene Composite Materials, V. 15 (11). P. 4038 (год публикации - 2022)
10.3390/ma15114038

8. Сафина Л.Р., Крылова К.А., Баимова Ю.А. Влияние количества атомов металла на механические свойства композита никель/скомканный графен Фундаментальные проблемы современного материаловедения, Т. 19, № 2. С. 179–187 (год публикации - 2022)
10.25712/ASTU.1811-1416.2022.02.005

9. Сафина Л.Р., Баимова Ю.А., Крылова К.А. Molecular dynamics study of the mechanical properties and deformation behavior of graphene/metal composites Materials Today Physics, V.28, P. 100851 (год публикации - 2022)
10.1016/j.mtphys.2022.100851

10. Баимова Ю.А., Щербинин С.А. Metal/graphene composites: a review on the simulation of fabrication and study of mechanical properties Materials, V. 16, N.1, P. 202 (год публикации - 2023)
10.3390/ma16010202

11. Сафина Л.Р., Рожнова Е.А. Молекулярно-динамическое моделирование деформационного поведения композита графен/Al Журнал структурной химии, Т. 64, №2, С. 105903 (год публикации - 2023)
10.26902/JSC_id105903

12. Полякова П.В., Баимова Ю.А. Mechanical properties of graphene networks under compression: a molecular dynamics simulation International Journal of Molecular Sciences, V. 24, n.7, P. 6691 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms24076691

13. Крылова К.А., Сафина Л. Р., Мурзаев Р.Т., Баимова Ю.А., Мулюков Р.Р, Effect of Nanoparticle Size on the Mechanical Strength of Ni–Graphene Composites Materials, V.14, N 11, P. 3087 (год публикации - 2021)
10.3390/ma14113087

14. Алябьев Д., Ядгаров И., Галиахметова Л. Simulation of scattering processes of nitrogen atoms on C60 fullerenes AIP Conference Proceedings, V. 2533. P. 020030 (год публикации - 2022)
10.1063/5.0098938

Публикации