Ατομιστικές Προσομοιώσεις Μεμβρανών Γραφενίου Ενσωματωμένων σε Εποξειδικές Ρητίνες Υπό Συνθήκες Θλίψης

Δρούγκας, Ευάγγελος; Drougkas, Evangelos

dc.contributor.author	Δρούγκας, Ευάγγελος
dc.contributor.author	Drougkas, Evangelos
dc.date.accessioned	2022-02-23T06:46:59Z
dc.date.available	2022-02-23T06:46:59Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54795
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22493
dc.rights	Default License
dc.subject	graphene	en
dc.subject	buckling	en
dc.subject	nanocomposite	en
dc.subject	EPON862	en
dc.subject	LAMMPS	en
dc.subject	γραφένιο	el
dc.subject	λυγισμός	el
dc.subject	νανοσύνθετο	el
dc.title	Ατομιστικές Προσομοιώσεις Μεμβρανών Γραφενίου Ενσωματωμένων σε Εποξειδικές Ρητίνες Υπό Συνθήκες Θλίψης	el
dc.title	Atomistic Simulations of Graphene Membranes Attached to Epoxy-resins Under Compression Conditions	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη Υλικών	el
heal.classification	Materials Science	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07
heal.abstract	Το αντικείμενο της παρούσας Διπλωματικής εργασίας είναι η υπολογιστική μελέτη του φαινομένου του λυγισμού (buckling) σε φύλλα γραφενίου και σε συστήματα νανοσύνθετου υλικού EPON 862- DETDA/μονοστρωματικού γραφενίου υπό θλιπτική αξονική τάση μέσω εφαρμογής της μεθόδου της μοριακής δυναμικής (Molecular Dynamics, MD) με τη χρήση του υπολογιστικού πακέτου LAMMPS. Αρχικά προσδιορίζεται το μέτρο ελαστικότητας φύλλου μονοστρωματικού γραφενίου μέσω ελέγχου του ρυθμού παραμόρφωσης, και κατόπιν εξάγονται όλες οι ελαστικές σταθερές συστήματος γραφίτη επτά στρωμάτων και του συστήματος EPON 862-DETDA/μονοστρωματικού γραφενίου με τη μέθοδο Parrinello-Rahman. Ύστερα μελετάται η εξάρτηση της κρίσιμης τάσης λυγισμού από το μέγεθος του φύλλου γραφενίου, και επαληθεύεται η δυνατότητα εφαρμογής της μακροσκοπικής θεωρίας λυγισμού πλάκας για την περιγραφή της εξάρτησης της κρίσιμης τάσης λυγισμού από το μήκος για δύο φύλλα γραφενίου διαφορετικού πλάτους. Έπειτα μελετάται η κινητική του φαινομένου του λυγισμού φύλλων γραφενίου 24 επί 12 κυψελίδων σε διάφορες θερμοκρασίες, διατυπώνεται και προσαρμόζεται στα δεδομένα μία τροποποιημένη εξίσωση Boltzmann-Arrhenius-Zhurkov (BAZ) η οποία ενσωματώνει ένα πρόσθετο ενεργειακό φράγμα το οποίο προκύπτει από τις προϋπάρχουσες κυματίσεις στο φύλλο γραφενίου οι οποίες δημιουργούνται για την ελάττωση της ελεύθερης ενέργειας του μέσω της εντροπικής τους συνεισφοράς, και παρατηρείται μία αναστροφή στην επίδραση της θερμοκρασίας στη δυσκαμψία του φύλλου για διάφορες εφαρμοζόμενες τάσεις. Τέλος, διαπιστώνεται ότι το φαινόμενο του λυγισμού καθυστερεί σημαντικά στο σύστημα του νανοσύνθετου υλικού συγκριτικά με ένα σύστημα φύλλου μονοστρωματικού γραφενίου αντίστοιχου μεγέθους.	el
heal.abstract	The aim of the present diploma thesis is the computational study of the buckling phenomenon in graphene sheets and in EPON 862-DETDA/monolayer graphene nanocomposite systems under compressive axial stress through the application of the Molecular Dynamics (MD) method with the use of the LAMMPS computational software. Initially, the Young’s modulus of a monolayer graphene sheet is defined by controlling the strain rate, and then all the elastic constants of a seven-layer graphite system and the EPON 862-DETDA/monolayer graphene are calculated by enforcing the Parrinello-Rahman method. Afterwards, the dependence of the critical buckling stress of graphene sheets on their size is studied, and the applicability of the macroscopic plate buckling theory for describing the dependence of the critical buckling stress on the length for graphene sheets of two different widths is validated. Subsequently, the kinetics of the 24 by 12 cell graphene sheet buckling phenomenon in various temperatures are studied, a modified Boltzmann Arrhenius-Zhurkov (BAZ) equation which incorporates an additional energy barrier term that originates from the intrinsic ripples on the graphene sheet that serve to lower the free energy through their entropic contribution is formulated and fitted to the data, and an inversion of the effect of the temperature on the rigidity of the sheet for various applied stresses is observed. Finally, it is found that the buckling phenomenon requires considerably more time to happen in a nanocomposite system comparing to a monolayer graphene system of equivalent size.	en
heal.advisorName	Θεοδώρου, Θεόδωρος
heal.advisorName	Σγούρος, Αριστοτέλης
heal.advisorName	Theodorou, Doros
heal.advisorName	Sgouros, Aristotelis
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Θεόδωρος
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	50
heal.fullTextAvailability	false