تشخيص آسيب در صفحه گرافن در اثر بارگذاري ضربه‌اي

ورق‌هاي گرافن در طول فرايند ساخت و عمر كاربردي خود، تحت بارها و حوادث متفاوتي نظير برخورد جرم‌ها يا بارهاي مختلف قرار مي‌گيرند كه سبب تغيير شكل، جابه‌جايي و ارتعاشاتي در اتم‌هاي كربن و بعضاً پارگي ورق گرافن مي‌شوند. در اين مقاله اثر پارامترهاي ضربه‌زننده و ورق گرافن بر الگوي شكست ورق گرافن بررسي شده است. صفحات گرافن با ابعاد متفاوت و ضربه‌زننده در شكل‌هاي مختلف انتخاب گرديده است و ابزار جمع‌آوري داده‌ها نرم‌افزار لمپس و روش تحليل بر اساس روش ديناميك مولكولي مي‌باشد. شبيه‌سازي توسط نرم‌افزار لمپس كه روشي بسيار دقيق و نزديك به شرايط آزمايشگاهي مي‌باشد، بر اساس گام زمان و انحراف نقطه مركزي صفحه صورت گرفته است و تأثير برخي از پارامترها مانند جرم، تعداد لايه‌هاي ورق گرافن، شكل‌هاي مختلفي شامل مكعب، كره و مخروط و هم‌چنين ابعاد متفاوت ورق گرافن بر روي پارگي ورق بررسي شده است. با بررسي تأثير هندسه‌هاي مختلف ضربه‌زننده (كروي و مكعبي و مخروطي) مشاهده شد كه ورق گرافن با برخورد ضربه‌زننده كروي بيشترين جابه‌جايي اتم‌هاي مياني را داشته است و ضربه‌زننده مخروطي سبب بيشترين تعداد پيوند شكسته شده در ورق گرافن، نسبت به دو ضربه‌زننده ديگر مي‌گردد. با افزايش جرم ضربه‌زننده كروي و افزايش ابعاد ورق گرافن، تعداد پيوندهاي شكسته شده بيشتر شده درحالي‌كه سرعت شكسته شدن پيوندها با افزايش جرم ضربه‌زننده كمتر شده است؛ همچنين با افزايش ابعاد ورق گرافن، سرعت شكستن پيوندها بيشتر شده است. علاوه بر اين با افزايش تعداد لايه‌ها، مقدار جابجايي اتم‌هاي مياني صفحه كمتر و سرعت لازم براي شكستن پيوندها بيشتر شده است.