استخراج پارامترهای دانه و مرزدانه در پلی کریستال ها به روش دینامیک مولکولی

مواد نانو کریستال حاوی کریستال هایی با اندازه دانه هایی در مقیاس نانو(از 1 نانومتر تا 100 نانومتر) می باشند. محل اتصال دو یا چند دانه در مواد پلی کریستال را مرزدانه می گویند. خواص بسیار زیادی از مواد پلی کریستالی تحت اثر همین مرزدانه ها است. چیدمان های اتمی در مرزدانه ها میتواند باعث ایجاد خواص متفاوتی مانند خواص الکتریکی یا خواص ترمودینامیکی، خواص استحکامی شوند. در این پایان نامه به بررسی خواص مکانیکی مانندثوابت الاستیک نانوکریستال آهن توسط روش دینامیک مولکولی پرداخته شده است. به منظور بدست آوردن نتایج در زمان منطقی از برنامه ی دینامیک مولکولی که قابلیت اجرا بر روی پردازشگر گرافیکی را داشته باشد استفاده شده است. ابتدا ثوابت الاستیک تک کریستال آهن در دما های مختلف بررسی و با نتایج موجود مقایسه گردید. همچنین با استفاده از نانوفروبرش در ماده ثابت الاستیک ماده در یک دما بدست آمد و نتایج با قسمت قبلی مقایسه شد. در ادامه با استفاده از این ضرایب مدول یانگ پلی کریستال آهن پیش بینی گردید که با خطای 9 درصد نتایج با یکدیگر هم خوانی داشت. با مدل نمودن نانو کریستال به روش ورونوی، ثوابت الاستیک در دو اندازه بررسی شد. با کاهش اندازه کریستال ثوابت الاستیک کاهش یافت که علت این امر افزایش کسر حجمی مرزدانه در ماده می باشد هم چنین نتایج به دست آمده با نتایج موجود مقایسه گردید. در ادامه با استفاده از تست نانوفروبرش بر مرزدانه و دانه نیز مشاهده شد که مرزدانه همان طور که مورد انتظار بود، استحکام کمتری نسبت به دانه دارد.