Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2025, выпуск 8 » Статья стр. 1395
<<<>>>
Молекулярно-динамическое исследование механических свойств кристаллических и аморфных наночастиц никеля
Полетаев Г.М. 1, Коваленко В.В. 2
1Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, Барнаул, Россия
2Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия
Email: gmpoletaev@mail.ru
Поступила в редакцию: 14 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 22 июня 2025 г.
Принята к печати: 30 июля 2025 г.
Выставление онлайн: 11 сентября 2025 г.
PDF версия
Методом молекулярной динамики проведено исследование деформации сжатия наночастиц никеля с кристаллической и аморфной структурой. Показано, что с ростом скорости деформирования прочность наночастиц увеличивается, а при повышении температуры уменьшается. При деформации монокристаллических наночастиц имеет место анизотропия механических свойств. В частности, прочность при сжатии вдоль направлений [111] и [110] оказалась больше примерно на 30-40 % прочности при сжатии вдоль направления [112]. По мере уменьшения размера наночастиц, как монокристаллических, так и аморфных, их прочность возрастала, а также повышалось значение деформации, при которой достигалось максимальное напряжение. При этом значения прочности для аморфных частиц оказались в несколько раз ниже значений для монокристаллических частиц. При сжатии аморфных наночастиц в большинстве случаев наблюдался феномен уплотнения и частичной кристаллизации структуры вблизи мест приложения нагрузки. Ключевые слова: компьютерное моделирование, сжатие, прочность, деформация, аморфная структура.
  1. Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, 3rd ed. / Eds J.A. Schwarz, S.E. Lyshevski, C.I. Contescu). CRC Press, Boca Raton (2014). 4200 p
  2. C. Humbert, T. Noblet, L. Dalstein, B. Busson, G. Barbillon. Mater. 12, 5, 836 (2019). https://doi.org/10.3390/ma12050836
  3. Y. Mantri, J.V. Jokerst. ACS Nano 14, 8, 9408 (2020). https://doi.org/10.1021/acsnano.0c05215
  4. T.K. Jain, M.A. Morales, S.K. Sahoo, D.L. Leslie-Pelecky, V. Labhasetwar. Mol. Pharm. 2, 3, 194 (2005). https://doi.org/10.1021/mp0500014
  5. S.-Y. Shim, D.-K. Lim, J.-M. Nam. Nanomedicine 3, 2, 215 (2008). https://doi.org/10.2217/17435889.3.2.215
  6. K. Kodama, T. Nagai, A. Kuwaki, R. Jinnouchi, Y. Morimoto. Nature Nanotechnol. 16, 2, 140 (2021). https://doi.org/10.1038/s41565-020-00824-w
  7. S. Mitchell, R. Qin, N. Zheng, J. Perez-Ramirez. Nature Nanotechnol. 16, 2, 129 (2021). https://doi.org/10.1038/s41565-020-00799-8
  8. C.E. Carlton, P.J. Ferreira. Micron 43, 11, 1134 (2012). https://doi.org/10.1016/j.micron.2012.03.002
  9. J. Deneen, W.M. Mook, A. Minor, W.W. Gerberich, C.B. Carter. J. Mater. Sci. 41, 14, 4477 (2006). https://doi.org/10.1007/s10853-006-0085-9
  10. W.W. Gerberich, W.M. Mook, C.R. Perrey, C.B. Carter, M.I. Baskes, R. Mukherjee, A. Gidwani, J. Heberlein, P.H. McMurry, S.L. Girshick. J. Mech. Phys. Solids 51, 6, 979 (2003). https://doi.org/10.1016/S0022-5096(03)00018-8
  11. D.D. Stauffer, A. Beaber, A. Wagner, O. Ugurlu, J. Nowak, K.A. Mkhoyan, S. Girshick, W. Gerberich. Acta Materialia 60, 6-7, 2471 (2012). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.10.045
  12. M. Ramos, L. Ortiz-Jordan, A. Hurtado-Macias, S. Flores, J.T. Elizalde-Galindo, C. Rocha, B. Torres, M. Zarei-Chaleshtori, R.R. Chianelli. Mater. 6, 1, 198 (2013). https://doi.org/10.3390/ma6010198
  13. A. Sharma, J. Hickman, N. Gazit, E. Rabkin, Y. Mishin. Nature Commun. 9, 1, 4102 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-06575-6
  14. J. Bian, H. Zhang, X. Niu, G. Wang. Crystals 8, 3, 116 (2018). https://doi.org/10.3390/cryst8030116
  15. J.J. Bian, L. Yang, X.R. Niu, G.F. Wang. Phil. Mag. 98, 20, 1848 (2018). https://doi.org/10.1080/14786435.2018.1459059
  16. D. Mordehai, S.-W. Lee, B. Backes, D.J. Srolovitz, W.D. Nix, E. Rabkin. Acta Materialia 59, 13, 5202 (2011). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.04.057
  17. W.-Z. Han, L. Huang, S. Ogata, H. Kimizuka, Z.-C. Yang, C. Weinberger, Q.-J. Li, B.-Y. Liu, X.-X. Zhang, J. Li, E. Ma, Z.-W. Shan. Adv. Mater. 27, 22, 3385 (2015). https://doi.org/10.1002/adma.201500377
  18. Y. Hong, N. Zhang, M.A. Zaeem. Acta Materialia 145, 8 (2018). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.11.034
  19. J. Amodeo, L. Pizzagalli. Comptes Rendus. Physique, Plasticity \& Solid State Phys. 22, S3, 35 (2021). https://doi.org/10.5802/crphys.70
  20. Y. Feruz, D. Mordehai. Acta Materialia 103, 433 (2016). http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2015.10.027
  21. D. Guo, G. Xie, J. Luo. J. Phys. D Appl. Phys. 47, 1, 013001 (2014). https://doi.org/10.1088/0022-3727/47/1/013001
  22. К.А. Крылова, Л.Р. Сафина, Р.Т. Мурзаев, С.А. Щербинин, Ю.А. Баимова, Р.Р. Мулюков. ФТТ 65, 9, 1579 (2023). https://doi.org/10.21883/FTT.2023.09.56256.101
  23. K.A. Krylova, L.R. Safina, R.T. Murzaev, J.A. Baimova, R.R. Mulyukov. Mater. 14, 11, 3087 (2021). https://doi.org/10.3390/ma14113087
  24. L.R. Safina, J.A. Baimova, R.R. Mulyukov. Mech. Adv. Mater. Mod. Processes 5, 1, 2 (2019). https://doi.org/10.1186/s40759-019-0042-3
  25. D. Kiener, A.M. Minor. Nano Lett. 11, 9, 3816 (2011). https://doi.org/10.1021/nl201890s
  26. F. Mompiou, M. Legros, A. Sedlmayr, D.S. Gianola, D. Caillard, O. Kraft. Acta Materialia 60, 3, 977 (2012). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2011.11.005
  27. D.J. Dunstan, A.J. Bushby. Int. J. Plast. 40, 152 (2013). https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2012.08.002
  28. P.S. Phani, K.E. Johanns, E.P. George, G.M. Pharr. Acta Materialia 61, 7, 2489 (2013). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.01.023
  29. D. Kilymis, C. Gerard, L. Pizzagalli. TMS 2019 148th Annual Meeting \& Exhibition Supplem. Proceed. The Minerals, Metals \& Materials Series, 1347 (2019). https://doi.org/10.1007/978-3-030-05861-6_128
  30. H.K. Issa, A. Taherizadeh, A. Maleki. Ceram. Int. 46, 13, 21647 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.272
  31. J. Zhao, S. Nagao, G.M. Odegard, Z. Zhang, H. Kristiansen, J. He. Nanoscale Res. Lett. 8, 1, 541 (2013). https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-541
  32. A.R. Beaber, J.D. Nowak, O. Ugurlu, W.M. Mook, S.L. Girshick, R. Ballarini, W.W. Gerberich. Phil. Mag. 91, 7-9, 1179 (2011). https://doi.org/10.1080/14786435.2010.487474
  33. J. Sun, L. He, Y.C. Lo, T. Xu, H. Bi, L. Sun, Z. Zhang, S.X. Mao, J. Li. Nature Mater. 13, 11, 1007 (2014). https://doi.org/10.1038/nmat4105
  34. I. Issa, J. Amodeo, J. Rethore, L. Joly-Pottuz, C. Esnouf, J. Morthomas, M. Perez, J. Chevalier, K. Masenelli-Varlot. Acta Materialia 86, 295 (2015). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.12.001
  35. W.M. Mook, J.D. Nowak, C.R. Perrey, C.B. Carter, R. Mukherjee, S.L. Girshick, P.H. McMurry, W.W. Gerberich. Phys. Rev. B 75, 21, 214112 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.75.214112
  36. W.W. Gerberich, D.D. Stauffer, A.R. Beaber, N.I. Tymiak. J. Mater. Res. 27, 3, 552 (2012). https://doi.org/10.1557/jmr.2011.348
  37. S.-X. Liang, L.-C. Zhang, S. Reichenberger, S. Barcikowski. Phys. Chem. Chem. Phys. 23, 19, 11121 (2021). https://doi.org/10.1039/D1CP00701G
  38. J. Sun, S.K. Sinha, A. Khammari, M. Picher, M. Terrones, F. Banhart. Carbon 161, 495 (2020). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.01.067
  39. Y. Qian, A. da Silva, E. Yu, C.L. Anderson, Y. Liu, W. Theis, P. Ercius, T. Xu. Nature Commun. 12, 1, 2767 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22950-2
  40. Y. Pei, G. Zhou, N. Luan, B. Zong, M. Qiao, F. Tao. Chem. Soc. Rev. 41, 24, 8140 (2012). https://doi.org/10.1039/c2cs35182j
  41. Z. Jia, Q. Wang, L. Sun, Q. Wang, L.-C. Zhang, G. Wu, J.-H. Luan, Z.-B. Jiao, A. Wang, S.-X. Liang, M. Gu, J. Lu. Adv. Funct. Mater. 29, 19, 1807857 (2019). https://doi.org/10.1002/adfm.201807857
  42. Q. Chen, Z. Yan, L. Guo, H. Zhang, L.-C. Zhang, W. Wang. J. Mol. Liq. 318, 114318 (2020). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114318
  43. A.M. Goryaeva, C. Fusco, M. Bugnet, J. Amodeo. Phys. Rev. Mater. 3, 3, 033606 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.3.033606
  44. G.P. Purja Pun, Y. Mishin. Phil. Mag. 89, 34-36, 3245 (2009). https://doi.org/10.1080/14786430903258184
  45. E.V. Levchenko, T. Ahmed, A.V. Evteev. Acta Materialia 136, 74 (2017). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.06.056
  46. G.M. Poletaev, Y.V. Bebikhov, A.S. Semenov, M.D. Starostenkov. Lett. Mater. 11, 4, 438 (2021). https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-4-438-441
  47. Г.М. Полетаев, Д.В. Дмитриенко, В.В. Дябденков, В.Р. Микрюков, М.Д. Старостенков. ФТТ 55, 9, 1804 (2013). [G.M. Poletaev, D.V. Dmitrienko, V.V. Diabdenkov, V.R. Mikrukov, M.D. Starostenkov. Phys. Solid State 55, 9, 1920 (2013). https://doi.org/10.1134/S1063783413090254]
  48. G.M. Poletaev, Y.Y. Gafner, S.L. Gafner. Lett. Mater. 13, 4, 298 (2023). https://doi.org/10.22226/2410-3535-2023-4-420-425
  49. G.M. Poletaev, Y.V. Bebikhov, A.S. Semenov. Mater. Chem. Phys. 309, 128358 (2023). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128358
  50. J.M. Montejano-Carrizales, M.P. In iguez, J.A. Alonso. J. Cluster Sci. 5, 2, 287 (1994). https://doi.org/10.1007/BF01170713
  51. F. Baletto, R. Ferrando, A. Fortunelli, F. Montalenti, C. Mottet. J. Chem. Phys. 116, 9, 3856 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1448484
  52. A. Tilocca. J. Chem. Phys. 139, 11, 114501 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4821150
  53. А.Д. Евстифеев, A.А. Груздков, Ю.В. Петров. ЖТФ 83, 7, 59 (2013). [A.D. Evstifeev, A.A. Gruzdkov, Y.V. Petrov. Tech. Phys. 58, 7, 989 (2013). https://doi.org/10.1134/S1063784213070086]

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme