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Type: TESE
Title: Propriedades mecânicas e térmicas de grafinos e grafidinos
Title Alternative: Mechanical and thermal properties of graphynes and graphdiynes
Author: Hernández Sandoval, Sergio Andrés, 1989-
Advisor: Fonseca, Alexandre Fontes da, 1973-
Abstract: Resumo: A descoberta experimental do grafeno, atraiu a atenção dos cientistas pela demonstração da possibilidade da existência de materiais 2D, quando se pensava que isso não era possível, e pelas suas propriedades muito interessantes como, por exemplo, alta mobilidade e condutividade elétrica. No entanto, o grafeno apresenta limitações como sua energia de gap zero, que impede de utilizá-lo diretamente no desenvolvimento de dispositivos nanoeletrônicos. Na busca pelo desenvolvimento de semicondutores em escala nano, além da funcionalização do grafeno, outras estruturas bidimensionais tem sido estudadas. Desta maneira, o interesse em estruturas conhecidas como grafinos e grafidinos ressurgiu nos últimos anos, estruturas essas que são objeto de interesse do presente estudo. Essas estruturas são feitas de carbono apenas e podem ser imaginadas como estruturas similares ao grafeno onde algumas ligações carbono-carbono são trocadas por estruturas de acetileno ou diacetileno. Este trabalho, portanto, apresenta o cálculo das propriedades térmicas e mecânicas dos grafinos e grafidinos através de simulações de dinâmica molecular clássica. Além de considerar um número maior de estruturas de grafinos e grafidinos, em comparação à literatura, este é o primeiro trabalho que calcula suas propriedades térmicas por dinâmica molecular clássica. Os resultados mostram que os grafinos e grafidinos apresentam um coeficiente de expansão térmica uma ordem de grandeza maior que o do grafeno, em concordância com outros trabalhos. Além disso, os coeficientes de expansão térmica mostram uma dependência linear com a densidade da estrutura. Também calculamos as propriedades mecânicas de grafinos e grafidinos, mostrando que eles apresentam um módulo de Young menor que o do grafeno. Mostramos, também, que alguns grafinos e grafidinos possuem razão de Poisson maior que 0.5, próximo de zero, ou mesmo negativa

Abstract: The experimental discovery of graphene, attracted the attention of scientists not only because it proved the existence of 2D materials, when they thought that it was not possible, but also because of its very interesting properties such as high mobility of its charge carriers. However, graphene has limitations such as zero band gap. Looking for similar nanomaterials but without the above limitation, scientists came out with the idea of functionalization of graphene, or the development of other 1D or 2D nanomaterials. In this sense, there have been renewed interest in old structures known as graphynes and graphdiynes. These structures can be imagined as being formed by the substitution of some bonds in graphene by acetylene and diacetylene chains. This work, then, presents the study of some thermal and mechanical properties of graphynes and graphdiynes through classical molecular dynamics simulations. As far as we know, this work is the first that considered more types of graphynes and graphdiynes structures and, in addition, it is the first one that calculated the thermal properties using classical molecular dynamics. The results show that graphynes and graphdiynes have a thermal expansion coefficient one order of magnitude larger than of graphene, in good agreement with other studies. The thermal expansion coefficients show a linear dependence on the density of the structure. Also we show that graphynes and graphdiynes have smaller Young's modulus than graphene. The Poisson's ratio of some graphyne and graphdiyne structures were shown to be larger than 0.5, close to zero, or negative
Subject: Grafino
Grafidino
Expansão (Calor)
Dinâmica molecular
Propriedades mecânicas
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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