Tóm tắt Luận án tiến sĩ Hóa học: Mô phỏng ứng xử cơ học của ống nano phốt pho đen bằng phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử

Mục đích của luận án nhằm thông qua các thí nghiệm mô phỏng kéo và nén ống nano phốt pho đen để tìm ra các đặc trưng cơ học như mô đun đàn hồi, ứng suất phá hủy, biến dạng phá hủy, hệ số Poisson và đường cong ứng suất biến dạng. Ảnh hưởng của đường kính và chiều dài đến.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Hóa học: Mô phỏng ứng xử cơ học của ống nano phốt pho đen bằng phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử 1 MỞ ĐẦULý do chọn đề tài Hiện nay, công nghệ nano có nhiều ứng dụng quan trọng trongcác lĩnh vực khác nhau như y học, điện tử, quang điện tử, cảm biến,pin Li-ion, vật liệu composite, may mặc và nông nghiệp… Để sử dụng các vật liệu nano mới được tìm ra vào các ứngdụng thực tế cần có những hiểu biết sâu sắc và tường tận về cơ tính. Các đặc trưng cơ học của các vật liệu nano như các bon nanographene, BN, SiC, Si, AlN... đã nghiên cứu rõ ràng. Năm 2014, vật liệu nano phốt pho đen được tổng hợp. Phốtpho đen là một chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm lớn và có nhiềuứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực nano điện tử, quang điện tử, cảmbiến và làm vật liệu anốt của pin Li-ion. Do đó, ứng xử cơ học củavật liệu nano phốt pho đen là vấn đề thời sự hiện nay. Cơ tính củatấm phốt pho đã được nghiên cứu khá rõ. Tuy nhiên, cơ tính của ốngphốt pho chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng. Vì vậy, nghiên cứu sinh đãchọn hướng nghiên cứu là tính toán mô phỏng để xác định các đặctrưng cơ học của ống nano phốt pho đen cho luận án của mình . Tênđề tài là: “Mô phỏng ứng xử cơ học của ống nano phốt pho đen bằngphương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử ”.Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Thông qua các thí nghiệm mô phỏng kéo và nén ống nano phốtpho đen để tìm ra các đặc trưng cơ học như mô đun đàn hồi, ứng suấtphá hủy, biến dạng phá hủy, hệ số Poisson và đường cong ứng suất-biến dạng. Ảnh hưởng của đường kính và chiều dài đến cơ tính củaống nano phốt pho đen cũng được nghiên cứu và bàn luận.Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử (AFEM). Nghiên cứusinh ứng dụng phương pháp này và mở rộng để tính toán, mô phỏngcho ống nano phốt pho đen với hàm thế Stillinger-Weber.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Do vật liệu nano phốt pho đen mới được tìm ra nên việcnghiên cứu thực nghiệm là khó khăn. Vì vậy, việc mô phỏng các thínghiệm kéo và nén vật liệu nano phốt pho đen để tìm ra các đặctrưng cơ học của nó là cần thiết, có tính thời sự, có ý nghĩa khoa họcvà thực tiễn rõ ràng.Điểm mới của luận án: 2Điểm mới của luận án là đã xác định được ứng xử cơ học của ốngnano phốt pho đen bằng phương pháp phần tử hữu hạn nguyên tử vớihàm thế Stillinger-Weber. Bố cục luận án:Nội dung chính của luận án được trình bày gồm 4 chương như sau: Chương 1. Tổng quan Nghiên cứu sinh giới thiệu về vật liệu hai chiều bao gồm vậtliệu nano phốt pho đen. Phân tích các công trình đã được công bốtrước đây liên quan đến đề tài luận án. Chương 2. Cơ sở của phương pháp phần tử hữu hạn nguyêntử áp dụng để tính toán ống nano phốt pho đen Trong chương này, nghiên cứu sinh trình bày về các cơ sởkhoa học của luận án như cấu trúc của tấm và ống vật liệu nano phốtpho đen, thế năng tương tác giữa các nguyên tử và phương phápphần tử hữu hạn nguyên tử. Chương 3. Kết quả kéo ống nano phốt pho đen Các đặc trưng cơ học của vật liệu nano phốt pho đen đượcxác định bằng thí nghiệm mô phỏng kéo ống nano phốt pho đen. Chương 4. Kết quả nén ống nano phốt pho đen Các đặc trưng cơ học của vật liệu nano phốt pho đen đượcxác định bằng thí nghiệm mô phỏng nén ống nano phốt pho đen. Ảnhhưởng của đường kính và chiều dài đến các đặc trưng cơ của của ốngvật nano phốt pho đen cũng được đưa ra thảo luận. Bên cạnh đó, cácso sánh về đặc trưng cơ học của ống phốt pho đen khi kéo và néncũng được đưa ra. Ở phần cuối, nghiên cứu sinh đưa ra các kết luận của luận ánvà kiến nghị các hướng phát triển tiếp theo. Chương 1 TỔNG QUAN1.1 Giới thiệu về vật liệu hai chiều (2D) và phốt pho đen Các vật liệu hai chiều (2D) điển hình gồm graphene, BN, SiC,Si và các vật liệu 2D khác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhóm vậtliệu 2D này có thuộc tính khác hoàn toàn so với vật liệu dạng khối(dạng cục). Graphene là một trong những thành viên nổi bật nhất của giađình vật liệu 2 chiều. Với cấu trúc điện tử độc đáo, đặc biệt là khảnăng dẫn điện và độ bền, graphene được coi là vật liệu kỳ diệu mới.Tuy nhiên, một điểm hạn chế của graphene là độ rộng vùng cấm gần 3như bằng không tức là graphene có tính chất của kim loại (là chấtbán kim loại), do vậy tính ứng dụng của nó bị hạn chế trong lĩnh vựcđiện tử. Tấm lục giác BN đã được tìm ra có độ bền, độ dẫn nhiệt cao,động rộng vùng cấm lớn, ổn định nhiệt và hóa học. Năm 2014, tấm phốt pho đen là một lớp vật liệu tác ra từ thỏiphốt pho đen đã gia nhập nhóm lớp vật liệu hai chiều chiều (hình1.6). Phốt pho đen một lớp có độ rộng vùng cấm lớn và có tính dịhướng ...