Equation of state and physical–chemical transformations of C60 fullerite at high pressures and temperatures

Khishchenko, K. V.; Milyavskiy, V. V.; Уткин, А. В.; Yakushev, V. V.; Жук, А. З.; Фортов, В. Е.

doi:10.1016/j.diamond.2006.12.031

Cited by 8 publications

(5 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The duration of the pressure pulse was 0.6–1.9 µs. The above numbers were estimated through calculations where the unknown equation of state for our specimen was approximated with the equation of state for C 60 fullerite 3.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

The effect of shock wave compression on double wall carbon nanotubes

Mases

Milyavskiy

Waldbock

et al. 2012

Physica Status Solidi (b)

View full text Add to dashboard Cite

Double wall carbon nanotubes (DWCNTs) have proven to have a very good structural stability when exposed to high static pressures. We report here on the study of DWCNTs after application of shock wave (dynamic) compression up to 36 GPa in a recovery assembly. TEM images of so‐treated samples reveal a threshold between 19 and 26 GPa of shock wave compression above which significant structural damage is induced whereas only minor damage can be detected below. The threshold detected with TEM coincides well with the collapse pressure of DWCNTs previously reported [You et al., High Press. Res. 31, 186 (2011); Aguiar et al., Phys. Chem. C 115, 5378 (2011)]. Raman data demonstrate a gradual accumulation of structural defects via an increase in D‐band to G‐band intensity ratio (ID/IG‐ratio) from ∼0.2 to ∼0.8 in going from the source CNT material to the nanotubes after compression to 36 GPa. Despite severe damage; the DWCNTs exposed to 36 GPa of shock wave compression survived which is evidenced by Raman spectra. The DWCNTs demonstrate a higher susceptibility to structural damage under dynamic than static pressure.

show abstract

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

The effect of shock wave compression on double wall carbon nanotubes

Mases

Milyavskiy

Waldbock

et al. 2012

Physica Status Solidi (b)

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Проблема здесь заключается в том, что этот параметр определялся в области минимума потен-циала и не достаточно корректно учитывает " мягкость" сил отталкивания. Если использовать указанные значе-ния степеней для энергии отталкивания молекул, то это приводит к слишком быстрому росту потенциальной энергии фуллерита при уменьшении межмолекулярных расстояний в области сжимающих давлений и не описы-вает экспериментальные данные из работ [11][12][13].…”

Section: сш рехвиашвилиunclassified

“…В обоих слу-чаях использовался межмолекулярный потенциал вза-имодействия C 60 −C 60 , полученный путем двукратного интегрирования парного потенциала Леннарда-Джонса для атомов углерода по сферической поверхности мо-лекулы фуллерена. Позднее эти подходы развивались в работах [7][8][9][10][11][12], в которых учитывались ангармонизм колебаний, оптические фононы, использовалась теория свободного объема и др. Кроме того, для описания экс-периментальных данных могут успешно использоваться эмпирические и феноменологические уравнения состо-яния, например, уравнение Бирча-Мурнагана [13].…”

unclassified

Уравнение Состояния Фуллерита C-=sub=-60-=/Sub=-

Рехвиашвили¹

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

В рамках квантово-статистического метода выведено новое уравнение состояния фуллерита C 60 . Уравнение состояния содержит два параметра Грюнайзена, отвечающие за колебательно-вращательный и внутримоле-кулярный вклады молекул фуллерена, которые представляются в виде квантовых изотропных осцилляторов. Внутримолекулярные колебания атомов углерода описываются теорией теплоемкости Дебая, холодный вклад в свободную энергию вычисляется с использованием парного потенциала Леннарда-Джонса для молекул фуллерена. Сравнение теории с экспериментом показывает очень хорошее согласие.Работа выполнена при поддержке гранта ОНИТ РАН № 5 " Фундаментальные проблемы физики и технологии эпитаксиальных наноструктур и приборов на их основе". DOI: 10.21883/FTT.2017.04.44288.326 Экспериментальные исследования термодинамиче-ских свойств фуллеренов и их различных растворов зачастую ограничиваются термическим анализом и ка-лориметрическими исследованиями температурной за-висимости изобарной теплоемкости. Значительно мень-ше надежных и непротиворечивых сведений имеется о широкодиапазонных уравнениях состояния этих мате-риалов. Это относится и к самому распространенному фуллериту C 60 , который является перспективным ма-териалом для нанотехнологий. Исследования физико-химических, электрофизических и оптических свойств фуллеритов при воздействии высоких сжимающих дав-лений представляют как прикладной, так и общий тео-ретический интерес [1][2][3][4]. В частности, перспективны-ми для создания функциональных и конструкционных материалов с уникальными механическими свойствами являются фуллереновые покрытия. Для прогнозирования свойств фуллеритов в широком диапазоне температур и давлений требуется знать уравнение состояния.Первые попытки построить уравнение состояния фул-лерита C 60 были предприняты в работах [5,6]. В рабо-те [5] теоретический метод основывался на вычисле-нии второго вириального коэффициента с применением парного потенциала для молекул фуллерена. В рабо-те [6] применялось приближение Дебая-Грюнайзена для расчета давления, объемного коэффициента теплового расширения и коэффициента сжимаемости. В обоих слу-чаях использовался межмолекулярный потенциал вза-имодействия C 60 −C 60 , полученный путем двукратного интегрирования парного потенциала Леннарда-Джонса для атомов углерода по сферической поверхности мо-лекулы фуллерена. Позднее эти подходы развивались в работах [7][8][9][10][11][12], в которых учитывались ангармонизм колебаний, оптические фононы, использовалась теория свободного объема и др. Кроме того, для описания экс-периментальных данных могут успешно использоваться эмпирические и феноменологические уравнения состо-яния, например, уравнение Бирча-Мурнагана [13]. Ни одна из указанных теоретических моделей, к сожалению, не учитывает возможное вращение молекул фуллерена.В работе автора [14] предложена качественно но-вая модель термодинамических свойств фуллерита C 60 . В рамках этой модели фуллерены представляются кван-товыми изотропными осцилляторами, которые соверша-ют колебательно-вращательное движение. Вклад тепло-вых колеб...

show abstract

“…One of the important classes of DLPs are structures obtained based on fullerenes or fullerene-like molecules, carbon nanotubes (CNT), and graphene layers [ 23 , 31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36 ]. Especially, C 60 fullerene is the most widely used raw material in diamond synthesis [ 37 , 38 , 39 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

An Overview of Mechanical Properties of Diamond-like Phases under Tension

Baimova

2024

Nanomaterials

View full text Add to dashboard Cite

Diamond-like phases are materials with crystal lattices very similar to diamond. Recent results suggest that diamond-like phases are superhard and superstrong materials that can be used for tribological applications or as protective coatings. In this work, 14 stable diamond-like phases based on fullerenes, carbon nanotubes, and graphene layers are studied via molecular dynamics simulation. The compliance constants, Young’s modulus, and Poisson’s ratio were calculated. Deformation behavior under tension is analyzed based on two deformation modes—bond rotation and bond elongation. The results show that some of the considered phases possess very high Young’s modulus (E≥1) TPa, even higher than that of diamond. Both Young’s modulus and Poisson’s ratio exhibit mechanical anisotropy. Half of the studied phases are partial auxetics possessing negative Poisson’s ratio with a minimum value of −0.8. The obtained critical values of applied tensile strain confirmed that diamond-like phases are high-strength structures with a promising application prospect. Interestingly, the critical limit is not a fracture but a phase transformation to the short-ordered crystal lattice. Overall, our results suggest that diamond-like phases have extraordinary mechanical properties, making them good materials for protective coatings.

show abstract

Equation of state and physical–chemical transformations of C60 fullerite at high pressures and temperatures

Cited by 8 publications

References 15 publications

The effect of shock wave compression on double wall carbon nanotubes

The effect of shock wave compression on double wall carbon nanotubes

Уравнение Состояния Фуллерита C-=sub=-60-=/Sub=-

An Overview of Mechanical Properties of Diamond-like Phases under Tension

Contact Info

Product

Resources

About