Sıcaklık ve gerinim hızının grafen benzeri C4N3 yapısının mekanik özellikleri üzerindeki etkisi

Abstract

Son yıllarda, iki boyutlu (2B) karbon bazlı nanomalzemeler sahip oldukları yüksek fiziksel özellikleri nedeniyle yoğun ilgi görmektedir. Bu araştırmada, grafen benzeri C4N3 yapısının mekanik özellikleri moleküler dinamik (MD) simülasyonları kullanılarak detaylı bir şekilde incelenmiştir. MD simulasyonları sonuçlarına göre, bu yapı üstün mekanik özellikler (çekme dayanımı, elastisite modülü ve kopma gerinimi) göstermektedir. Grafen benzeri C4N3 yapısının mekanik özellikleri farklı yükleme yönlerinde 200 K ile 900 K arasındaki beş farklı sıcaklıkta ve 107 s-1 ile 109 s-1 arasındaki farklı gerinim hızlarında incelenmiştir. MD sonuçları, bu 2B yapıların mekanik özelliklerinin, sıcaklık arttıkça, yüksek sıcaklığın zayıflatma etkisi nedeniyle yavaş yavaş azaldığını göstermektedir. MD sonuçları, bu yapının mekanik özelliklerinin, yüksek sıcaklığın atomlar arasındaki bağlanma enerjisini zayıflatma etkisi nedeniyle sıcaklık arttıkça yavaş yavaş azaldığı görülmektedir. Ayrıca, gerinim hızı arttığında, mekanik özellikler artış eğilimi göstermektedir. Bu yapının mekanik özellikleri armchair ve zigzag yönlerinde gerçekleştirilen yüklemeler sonucunda izotropiktir. Ek olarak, 300 K'de grafen benzeri C4N3 yapısının şekil değiştirme süreci incelenmiştir. MD simülasyon sonuçları göstermiştir ki bu yapının gevrek kırılma mekanizmasına sahiptir. Bu çalışma sonuçlarının, gerçekleştirilecek 2B karbon-bazlı nano cihazların mekanik yönetimi için fayda sağlayacağı beklenmektedir.