Mechanical properties of carbon nanotubes with vacancies and related defects

Sammalkorpi, Maria; Krasheninnikov, Arkady V.; Kuronen, Antti; Nordlund, K.; Kaski, Kimmo

doi:10.1103/physrevb.70.245416

Cited by 376 publications

(185 citation statements)

References 50 publications

Supporting

Mentioning

171

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…(2c), e.g., see [20]. Consequently, it leads to overestimation of stresses and strains in atomic structures simulated with the Tersoff-Brenner [20][21][22] and the REBO [23] potentials. In order to avoid this, many authors have used the small cutoff distance given by R ij = S ij , e.g., see [22][23][24][25].…”

Section: Cutoff Functionmentioning

confidence: 99%

“…Consequently, it leads to overestimation of stresses and strains in atomic structures simulated with the Tersoff-Brenner [20][21][22] and the REBO [23] potentials. In order to avoid this, many authors have used the small cutoff distance given by R ij = S ij , e.g., see [22][23][24][25]. It should be noted that when the small cutoff distance is extended to the large one, the cutoff function allows, before failure, bond strains of about 46% and 44% for C-C interactions with the Tersoff [18] and the REBO potentials [26], respectively.…”

Section: Cutoff Functionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Mode-I stress intensity factor in single layer graphene sheets

Batra

2016

Computational Materials Science

View full text Add to dashboard Cite

a b s t r a c tWe use the freely available software, LAMMPS, and the Tersoff potential to find the mode-I stress intensity factor during crack propagation in an edge-cracked single layer graphene sheet deformed at a constant axial strain rate. The axial stress and the stress intensity factor (SIF) at atoms' locations are computed by using, respectively, the Virial theorem and either the stress at the atom located at the crack-tip or the average axial stress in the sheet. It is found that the two values of the SIF differ from each other by about 8%, and agree with those reported in the literature derived either analytically or from test data. The method proposed and used herein can be applied to find the SIF in any nanostructure.

show abstract

Section: Cutoff Functionmentioning

confidence: 99%

Section: Cutoff Functionmentioning

confidence: 99%

Mode-I stress intensity factor in single layer graphene sheets

Batra

2016

Computational Materials Science

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Several groups investigated the influence of the annealing on the morphology and improvement of properties of CNTs [26] or Graphene [27]. It was shown that with increasing temperature, the electrical resistance decreases and the oxidation temperature increases at the same time [22,26]. In addition, to high-temperature graphitization, first annealing processes with graphene could also be observed at a temperature of up to 600°C [27].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 92%

“…The growth process of carbon nanostructures leads to the formation of defective points at the atomic level during the arrangement of carbon atoms. These defects reduce the mechanical [22,23] as well as the electrical [24] properties of carbon structures. The high temperature annealing of carbon structures especially of carbon nanotubes is a powerful tool to heal structural defects [25].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Structural improvement of a bio-inspired 3D globular carbon foam by a continuously thermal treatment: A comprehensive study

Marx¹,

Beisch²,

Garlof³

et al. 2017

Adv Mater Sci

View full text Add to dashboard Cite

The manufacturing of a 3D interconnected globular carbon foam, called Globugraphite, is based on the replication of the zinc oxide (ZnO) template morphology by carbon with simultaneous removing of the template material in the chemical vapour deposition (CVD -replica CVD (rCVD)) process. The growth mechanism of the presented carbon foam affected the formation of defects at the atomic level which leads in the following to graphitic pieces instead of layers. This substructure influences properties, such as electrical conductivity of the carbon foam negatively. By undergoing a temperature treatment at 1600°C, 1800°C, 2000°C and 2200°C in a protective gas atmosphere the carbon structure heals at the atomic level. The connection of the sp 2 /sp 3 graphitic pieces to graphitic sp 2 layers due to the thermal annealing is analysed via transmission electron microscopy (TEM) observation and Raman spectroscopy. Based on these analysis methods a model of the graphitization progress is created which explains the clearly increase of the electrical conductivity and the oxidation temperature.

show abstract

“…рис.2). В работах [11][12][13] было показано, что вакансии снижают критические напряжение и деформа- …”

unclassified

Effect of temperature and Stone-Thrower-Wales defects on strength of carbon nanotubes

Bukreeva¹,

Iskandarov²,

Umeno³

2013

LoM

View full text Add to dashboard Cite

Методом молекулярной динамики исследуется влияние температуры на теоретическую прочность углеродных нанотрубок (УНТ) типа «зигзаг» и «кресло» при одно-осном растяжении. Рассматривается влияние дефектов Стоуна-Троуэра-Уоллеса (СТУ) на критическую степень деформации УНТ. Установлено, что критическая сте-пень деформации бездефектных УНТ типа «кресло» на 66% больше прочности УНТ типа «зигзаг» при нулевой температуре, а при 2400 K эта разница составляет 16%. Существенное снижение величины критической дефор-мации УНТ из-за введения дефектов СТУ наблюдается лишь при температурах близких к 0 K.Ключевые слова: теоретическая прочность, углеродная нано-трубка, молекулярная динамика.Critical tensile strain attainable in carbon nanotubes (CNT) is estimated by means of molecular dynamics simulations at various temperatures and for two types of CNT -«zigzag» and «armchair». Effect of Stone-Thrower-Wales (STW) defects on critical tensile strain is also examined. It is established that at zero temperature critical strain of defect-free «armchair» CNT is 66% higher than that of «zigzag» CNT, while at 2400 K this difference decreases down to 16%. Significant influence of STW defects on critical strain is reported only for temperatures close to 0 K. Keywords: theoretical strength, carbon nanotube, molecular dynamics simulation. 1.ВведениеУглеродные нанотрубки (УНТ) обладают очень высо-кой прочностью и уникальными электромеханически-ми свойствами, благодаря чему они широко исследу-ются в настоящее время. С помощью просвечивающей электронной микроскопии установлено, что УНТ могут иметь максимальную прочность на растяжение (σ кр ) равную 110 ГПа при модуле Юнга (E) равном 1,1 ТПа [1]. Благодаря уникально высокой прочности УНТ исполь-зуются для создания композиционных материалов, что позволяет повысить прочностные свойства матрицы композита. Так в работе [2] установлено, что добавле-ние 1% УНТ в полистирол, основанный на композитных пленках, приводит к увеличению прочности на 25%.Наиболее распространенным методом теоретическо-го изучения свойств наноразмерных материалов, в том числе нанотрубок, является компьютерное моделиро-вание, в частности, расчеты методами ab initio и моле-кулярной динамики (МД) [3][4][5][6][7][8]. С помощью атомисти-ческого моделирования в работе [3] авторы показали, что УНТ типа «кресло» обладают большей прочностью на сдвиг, чем УНТ типа «зигзаг». Качественно аналогич-ные результаты были представлены в работе [4] для УНТ подвергнутых одноосному растяжению. При одноосном сжатии, однако, УНТ типа «зигзаг» имеют большую про-чность, чем УНТ типа «кресло» [4].Такие факторы как дефекты кристаллической струк-туры и температура могут оказывать существенное влияние на прочность наноматериалов и наноизделий. Экспериментальные исследования нанотрубок пока-зали, что наиболее часто встречающимися дефектами являются вакансии [8] и дефекты Стоуна-Троуэра-Уол-леса (СТУ) [9,10]. Вакансионный дефект образуется при удалении одного атома углерода из УНТ, а дефект СТУ образуется при развороте одной ковалентной связи на 90 градусов, ...

show abstract

Mechanical properties of carbon nanotubes with vacancies and related defects

Cited by 376 publications

References 50 publications

Mode-I stress intensity factor in single layer graphene sheets

Mode-I stress intensity factor in single layer graphene sheets

Structural improvement of a bio-inspired 3D globular carbon foam by a continuously thermal treatment: A comprehensive study

Effect of temperature and Stone-Thrower-Wales defects on strength of carbon nanotubes

Contact Info

Product

Resources

About