Simulaciones a la nanoescala de materiales con defectos
Las propiedades a la nanoescala tienen una influencia significativa en el comportamiento de los materiales a la macroescala. Las propiedades mecánicas, por ejemplo, están parcialmente determinadas por la generación y acumulación de defectos a la nanoescala como dislocaciones, precipitados, porosidad...
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2019
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Aparicio, Emiliano Bringa, Eduardo Cardin, Bruno Deluigi, Orlando Raúl Dos Santos, Gonzalo García Vidable, Gonzalo Nahuel Mora Barzaga, Gerudys Pérez Diaz, Miguel Alfredo Planes, María Belén Tramontina, Diego Ramiro Visaguirre, Hugo Alejandro |
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Ingeniería |
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Las propiedades a la nanoescala tienen una influencia significativa en el comportamiento de los materiales a la macroescala. Las propiedades mecánicas, por ejemplo, están parcialmente determinadas por la generación y acumulación de defectos a la nanoescala como dislocaciones, precipitados, porosidad e interfaces. Para este proyecto en particular, esperamos mejorar materiales utilizando simulaciones, principalmente dinámica molecular clásica (Molecular dynamics, MD), para obtener la respuesta mecánica de varios tipos de nanosistemas con defectos, incluyendo modificaciones debidas a irradiación. Se estudiarán distintos nanomateriales, incluyendo materiales basados en carbono (grafeno, carbono amorfo, etc.), óxidos (sílica y óxidos metálicos), y nanomateriales metálicos como nanoalambres y nanopartículas), para poder desarrollar modelos de cómo los defectos afectan las propiedades mecánicas en el régimen elástico y el régimen plástico. Se van a considerar materiales con defectos pre-existentes, incluyendo defectos producidos por irradiación, que puedan cambiar las propiedades mecánicas. Esto requiere la simulación del proceso de irradiación, considerando irradiación por láser y por iones, e incluyendo a bombardeo con nanopartículas. Para cada uno de los materiales de interés se va a simular el proceso de deformación. Resultados experimentales de nuestros colaboradores internacionales van a contribuir a verificar la validez de nuestras simulaciones y proveer una guía para probar nuevos escenarios. Estos estudios van a reforzar la investigación a nivel local y nacional, contribuyendo a la formación de recursos humanos en el área de nanociencia a nivel de grado y posgrado. Nanoscale properties might have a significant influence in the behavior of materials at the macroscale. For instance, mechanical properties are partially determined by the generation and accumulation of nanoscale defects, such as dislocations, precipitates, porosity and interfaces. For this particular project, we are aiming to improve materials using simulations, mostly classical molecular dynamics (MD) simulations, to obtain the mechanical response of several types of nanosystems with defects, including modifications due to irradiation. We will study several different nanomaterials, including carbon-based materials (graphene, amorphous carbon, etc.), oxides (silica and metallic oxides), and metallic nanomaterials (nanowires, nanoclusters, etc.), in order to develop models of how defects affect mechanical properties (elastic and plastic behavior). We will consider materials with pre-existing defects, including irradiation-induced defects which can change mechanical properties. This will in turn require modeling the irradiation stage, considering laser and ion bombardment, including cluster bombardment. For each of the materials of interest we will carry mechanical load simulations. Experimental results from our international collaborators will validate simulations and provide guidance for testing of novel scenarios. These studies will strengthen local and national research, helping the formation of graduate and postgraduate human resources in the area of nanoscience. |
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Las propiedades a la nanoescala tienen una influencia significativa en el comportamiento de los materiales a la macroescala. Las propiedades mecánicas, por ejemplo, están parcialmente determinadas por la generación y acumulación de defectos a la nanoescala como dislocaciones, precipitados, porosidad e interfaces. Para este proyecto en particular, esperamos mejorar materiales utilizando simulaciones, principalmente dinámica molecular clásica (Molecular dynamics, MD), para obtener la respuesta mecánica de varios tipos de nanosistemas con defectos, incluyendo modificaciones debidas a irradiación. Se estudiarán distintos nanomateriales, incluyendo materiales basados en carbono (grafeno, carbono amorfo, etc.), óxidos (sílica y óxidos metálicos), y nanomateriales metálicos como nanoalambres y nanopartículas), para poder desarrollar modelos de cómo los defectos afectan las propiedades mecánicas en el régimen elástico y el régimen plástico. Se van a considerar materiales con defectos pre-existentes, incluyendo defectos producidos por irradiación, que puedan cambiar las propiedades mecánicas. Esto requiere la simulación del proceso de irradiación, considerando irradiación por láser y por iones, e incluyendo a bombardeo con nanopartículas. Para cada uno de los materiales de interés se va a simular el proceso de deformación. Resultados experimentales de nuestros colaboradores internacionales van a contribuir a verificar la validez de nuestras simulaciones y proveer una guía para probar nuevos escenarios. Estos estudios van a reforzar la investigación a nivel local y nacional, contribuyendo a la formación de recursos humanos en el área de nanociencia a nivel de grado y posgrado. |
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