Влияние деформации на процесс разводораживания скомканного графена: молекулярно-динамическое моделирование

К.А. Крылова, Ю.А. Баимова, Р.Р. Мулюков показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 20 ноября 2018; Исправлена: 17 января 2019; Принята: 21 января 2019
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: К.А. Крылова, Ю.А. Баимова, Р.Р. Мулюков. Влияние деформации на процесс разводораживания скомканного графена: молекулярно-динамическое моделирование. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.81-85
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-81-85

Аннотация

Crumpled graphene, consisting of randomly oriented graphene flakes, repeated along three x, y, z coordinate axesВ данной работе методом молекулярно-динамического моделирования исследуется влияние сжимающей гидростатической деформации на процесс разводораживания скомканного графена. Скомканный графен представляет собой углеродную структуру, состоящую из большого количества графеновых чешуек, связанных между собой силами Ван-дер-Ваальса. Эти структуры обладают уникальными механическими свойствами и являются сверхлегкими материалами, поэтому могут найти применение в различных отраслях промышленности, например, в водородной энергетике. Одним из важных направлений в исследовании углеродных структур является создание новых материалов для хранения и транспортировки водорода. В представленной работе показано, что поры скомканного графена могут использоваться как емкости для хранения атомов водорода, при этом гидростатическое сжатие является эффективным способом удержания водорода внутри структуры. На основе анализа изменения плотности наводораживания установлено, что применение деформации ведет к существенному улучшению сорбционных характеристик структуры. При этом гидростатическое сжатие скомканного графена приводит к увеличению объемной плотности наводораживания. Установлено, что с ростом степени сжатия структуры количество атомов водорода, покинувших поры скомканного графена в процессе выдержки при температуре 300 K, заметно уменьшается. При этом увеличение степени сжатия больше 25% не рассматривается, поскольку при этих деформациях могут появляться расчетные ошибки.. Ожидается, что последующий нагрев структуры приведет к высвобождению водорода за счет раскрытия чешуек графена и возрастания термофлуктуационных колебаний атомов.

Ссылки (37)

1. L. Yu. Antipina, P. V. Avramov, S. Sakai, H. Naramoto, M. Ohtomo, S. Entani, Y. Matsumoto, P. B. Sorokin. Phys. Rev. B. 86, 085435 (2012). Crossref
2. L. Zhang, F. Zhang, X. Yang, G. Long, Y. Wu, T. Zhang, K. Leng, Y. Huang, Y. Ma, A. Yu, Y. Chen. Sci. Rep. 3, 1408 (2013). Crossref
3. J. A. Baimova, B. Liu, S. V. Dmitriev, K. Zhou. J. Phys. D: Appl. Phys. 48 (9), 095302 (2015). Crossref
4. Z. Tang, X. Li, T. Sun, S. Shen, J. Yang. Micropor. Mesopor. Mat. 272, 40 (2018). Crossref
5. A. Pedrielli, S. Taioli, G. Garberoglio, N. M. Pugno. Micropor. Mesopor. Mat. 257, 222 (2018). Crossref
6. Y. Wang, Y. Zhu, F. Wang, X. Liu, H. Wu. Carbon. 118, 588 (2017). Crossref
7. L. A. Chernozatonsky, V. A. Demin. JETP Lett. 107 (5-6), 333 (2018). Crossref
8. N. Novikov, M. Maslov, K. Katin, V. Prudkovskiy. Letters on Materials. 7 (4), 433 (2017). Crossref
9. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. Physics of the Solid State. 57 (6), 1253 (2015). Crossref
10. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. Letters on Materials. 7 (3), 318 (2017). (in Russian) [Е.А. Беленков, В.А. Грешняков. Письма о материалах. 7 (3), 318 (2017).]. Crossref
11. K. A. Krylova, Y. A. Baimova, S. V. Dmitriev, R. R. Mulyukov. Physics of the Solid State. 58 (2), 394 (2016). Crossref
12. V. V. Mavrinskii, E. A. Belenkov. Letters on Materials. 8 (2), 169 (2018). (in Russian) [В.В. Мавринский, Е.А. Беленков. Письма о материалах. 8 (2), 169 (2018).]. Crossref
13. D. S. Lisovenko, J. A. Baimova, L. Kh. Rysaeva, V. A. Gorodtsov, A. I. Rudskoy, S. V. Dmitriev. Phys. Status Solidi (b). 253 (7), 1295 (2016). Crossref
14. E. Poirier, R. Chaine, P. Bernard, D. Cossement, L. Lafi, E. Melanson, T. K. Bose, S. Desilets. Appl. Phys. A. 78, 961 (2004). Crossref
15. T. Heine, L. Zhechkov, G. Seiferta. Phys. Chem. Chem. Phys. 6, 980 (2004). Crossref
16. M. Marella, M. Tomaselli. Carbon. 44 (8), 1404 (2006). Crossref
17. G. E. Froudakis. Mater. Today. 14 (7-8), 324 (2011). Crossref
18. Yu. S. Nechaev and N. T. Veziroglu. Int. J. Phys. Sci. 10 (2), 54 (2015). Crossref
19. K. P. Katin, V. S. Prudkovskiy, M. M. Maslov. Phy. Lett. A. 381 (33), 2686 (2017). Crossref
20. D. C. Elias, R. R. Nair, T. M. G. Mohiuddin, S. V. Morozov, P. Blake, M. P. Halsall et. al. Science. 323, 610 (2009). Crossref
21. L. Zhang, X. Zeng, X. Wang. Sci. Rep. 3, 3162 (2013). Crossref
22. S. Stuart, A. Tutein, J. Harrison, J. Chem. Phys. 112, 6472 (2000). Crossref
23. B. Liu, J. A. Baimova, S. V. Dmitriev, X. Wang, H. Zhu, K. Zhou, J. Phys. D 46 (30), 305302 (2013). Crossref
24. J. A. Baimova, R. T. Murzaev, I. P. Lobzenko, S. V. Dmitriev, K. Zhou. Journal of Experimental and Theoretical Physics. 122 (5), 869 (2016). Crossref
25. J. A. Baimova, R. T. Murzaev, A. I. Rudskoy. Phys. Lett. A. 381 (36), 3049 (2017). Crossref
26. Q. X. Pei, Y. W. Zhang, V. B. Shenoy. Carbon. 48 (3), 898 (2010). Crossref
27. N.-N. Li, Z.-D. Sha, Q.-X. Pei, Y.-W. Zhang. The Journal of Physical Chemistry C. 118 (25), 13769 (2014). Crossref
28. Z. Zhang, Y. Xie, Q. Peng, Y. Chen. Solid State Commun. 213 - 214, 31 (2015). Crossref
29. C. Li, G. Li, H. Zhao. Carbon. 72, 185 (2014). Crossref
30. A. Montazeri, S. Ebrahimi, H. Rafii-Tabar. Molecular Simulation. 41 (14), 1212 (2014). Crossref
31. J. A. Baimova, B. Liu, S. V. Dmitriev, K. Zhou. Phys. Status Solidi (RRL). 8 (4), 336 (2014). Crossref
32. J. A. Baimova, R. T. Murzaev, S. V. Dmitriev. Physics of the Solid State. 56 (10) 2010 (2014). Crossref
33. J. A. Baimova, B. Liu, S. V. Dmitriev, N. Srikanth, K. Zhou. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 19505 (2014). Crossref
34. Z. Sun, D. K. James, J. M. Tour, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2425 - 2432. Crossref
35. A. V. Savin, Y. S. Kivshar. Europhys. Lett. 2010, 89, 46001. Crossref
36. X. Gao, Y. Wang, X. Liu, T.-L. Chan, S. Irle, Y. Zhao, S. B. Zhang. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 19449 (2011). Crossref
37. V. D. Camiola, R. Farchioni, T. Cavallucci, A. Rossi, V. Pellegrini, V. Tozzini. Frontiers in Materials. 2, 3 (2015). Crossref

Цитирования (5)

1.
K. A. Krylova, L. R. Safina. J. Phys.: Conf. Ser. 1435, 012064 (2020). Crossref
2.
Liliya L. Safina, Julia A. Baimova. Micro & Nano Letters. 15(3), 176 (2020). Crossref
3.
Karina A. Krylova, Julia A. Baimova, Ivan P. Lobzenko, Andrey I. Rudskoy. Physica B: Condensed Matter. 583, 412020 (2020). Crossref
4.
Julia A. Baimova, Karina A. Krylova, Ivan P. Lobzenko. J. Micromech. Mol. Phys. 04(04), 1950009 (2019). Crossref
5.
V. A. Greshnyakov, E. A. Belenkov. J Struct Chem. 61(6), 835 (2020). Crossref

Другие статьи на эту тему