कंप्यूटर सिमुलेशन अगली पीढ़ी के कार्बन फाइबर के लिए एक प्रमुख सिद्धांत की पहचान करता है

कार्बन फाइबर - सामग्री भविष्य का? (जून 2019).

Anonim

अत्याधुनिक कंप्यूटर सिमुलेशन करने के बाद, एक केएएसटीटी शोध दल ने उच्च गुणवत्ता वाले, अगली पीढ़ी के कार्बन फाइबर का उत्पादन करने के लिए एक परमाणु डिजाइन सिद्धांत की पहचान की।

कार्बन फाइबर यांत्रिक शक्ति और थर्मल प्रतिरोध में हल्के वजन अभी तक उत्कृष्ट हैं। इन गुणों को बढ़ावा देना, उन्हें ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस, और परमाणु इंजीनियरिंग सहित उच्च तकनीक वाले क्षेत्रों में विविधता से लागू किया जा सकता है।

वे कताई, स्थिरीकरण, और कार्बोनाइजेशन प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से एक बहुलक अग्रदूत से उत्पादित होते हैं। हालांकि, उच्च गुणवत्ता वाले कार्बन फाइबर बनाने में बड़ी बाधा है। यही है, जब बहुलक matrices के भीतर बीमार परिभाषित क्षेत्रों मौजूद हैं, तो वे उत्पादित कार्बन फाइबर के भीतर विकार और दोष में परिणाम।

इस समस्या के समाधान के रूप में, यह प्रस्तावित किया गया था कि कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी) का परिचय बहुलक अभिविन्यास और क्रिस्टलाइजेशन को बढ़ा सकता है। हालांकि, हालांकि सीएनटी-पॉलिमर इंटरफेस की संरेखण ज्यामिति स्पष्ट रूप से उत्पादित फाइबर की गुणवत्ता को प्रभावित करती है, सीएनटी-पॉलिमर इंटरफ़ेस की परमाणु समझ में अब तक कमी आई है, और आगे के विकास में बाधा आ रही है।

सीएनटी-पॉलिमर इंटरैक्शन की प्रकृति को स्पष्ट करने के लिए, स्नातक स्कूल ऑफ एनर्जी, एनवायरनमेंट, वॉटर एंड सस्टेनेबिलिटी से प्रोफेसर योंग-हुन किम और उनकी टीम ने एक बहुविकल्पीय दृष्टिकोण को नियोजित किया जो पहले सिद्धांतों घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (डीएफटी) गणनाओं और बल-क्षेत्रों को जोड़ता है आण्विक गतिशीलता (एमडी) सिमुलेशन और बहुलक-सीएनटी इंटरफेस की अद्वितीय संरचनात्मक और इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं का खुलासा किया।

यहां, उन्होंने पॉलिमर-सीएनटी कंपोजिट्स के प्रतिनिधि मामले के रूप में पॉलीएक्रियालोनिट्रियल (पैन) -CNT हाइब्रिड संरचनाओं का अध्ययन किया। पैन कार्बन फाइबर उत्पादन का 90 प्रतिशत से अधिक लेते हुए, सबसे आम बहुलक अग्रदूत है।

उनकी डीएफटी गणनाओं के आधार पर, टीम ने दिखाया कि झूठ बोलने वाले पैन कॉन्फ़िगरेशन उनके स्टैंड-अप समकक्षों की तुलना में एक बड़ी पैन-सीएनटी बाध्यकारी ऊर्जा देते हैं। इसके अलावा, झूठ बोलने वाले पैन कॉन्फ़िगरेशन को अधिकतम करने के लिए सीएनटी पर पैन के रैखिक संरेखण की अनुमति देने के लिए दिखाया गया था, वांछनीय आदेशित लंबी दूरी की पैन-पैन पैकिंग सक्षम करता था।

उन्होंने सीएनटी वक्रता को एक और महत्वपूर्ण कारक के रूप में भी पहचाना, जो शून्य-वक्रता ग्रैफेन सीमा में सबसे बड़ी पैन-सीएनटी बाध्यकारी ऊर्जा प्रदान करता है। बड़े पैमाने पर एमडी सिमुलेशन का संचालन करते हुए, उन्होंने तब प्रदर्शित किया कि ग्रैफेन नैनोरिबन्स एक वादा कार्बन नैनो-सुदृढ़ीकरण उम्मीदवार हैं जो स्पष्ट रूप से उनके मजबूत प्रवृत्ति को स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि उन पर लगाए गए पैन के रैखिक संरेखण को प्रेरित किया जा सके।

प्रोफेसर किम ने कहा, "यह शोध एक अनुकरणीय मामला हो सकता है जहां क्वांटम यांत्रिक सिमुलेशन उन्नत सामग्रियों के विकास के लिए बुनियादी सिद्धांतों की पहचान करते हैं। सिमुलेशन सिद्धांत और कंप्यूटर प्रदर्शन में प्रगति के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन अध्ययन अधिक भूमिका निभाएंगे।"

menu
menu