Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects
In this study, which is a continuation of our earlier work, the effect of double-atom vacancy defects (DAVD) on the elastic properties of single-layered graphene sheets (SLGS)-polymer nanocomposites is assessed by the multiscale modeling. According to the latter approach, the polymer matrix is model...
Saved in:
| Published in: | Проблемы прочности |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173876 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects / Z.Q. Wang, Z.W. Yu, X.Y. Sun, H. Li, Y.J. Wang // Проблемы прочности. — 2018. — № 2. — С. 38-44. — Бібліогр.: 12 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862536678648840192 |
|---|---|
| author | Wang, Z.Q. Yu, Z.W. Sun, X.Y. Li, H. Wang, Y.J. |
| author_facet | Wang, Z.Q. Yu, Z.W. Sun, X.Y. Li, H. Wang, Y.J. |
| citation_txt | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects / Z.Q. Wang, Z.W. Yu, X.Y. Sun, H. Li, Y.J. Wang // Проблемы прочности. — 2018. — № 2. — С. 38-44. — Бібліогр.: 12 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы прочности |
| description | In this study, which is a continuation of our earlier work, the effect of double-atom vacancy defects (DAVD) on the elastic properties of single-layered graphene sheets (SLGS)-polymer nanocomposites is assessed by the multiscale modeling. According to the latter approach, the polymer matrix is modeled by finite element approach, while the SLGS and interphase layer are simulated at the atomistic scale by the molecular structural mechanics approach. In view of the Lennard–Jones potential concept, it is assumed that the SLGS and polymer matrix are related by van der Waals reciprocity. The fact that the elastic modulus of a polymer with 5% volume fraction of SLGS is increased by 17 times is demonstrated by numerous simulation results. It is also shown that the elastic modulus of SLGS-polymer nanocomposites with DAVDs is deteriorated with an increase in the number of DAVDs and improved with the increased volume fraction of SLGS.
В рамках ранее предложенного авторами подхода на основе мультимасштабного моделирования исследуется влияние двойных атомарных вакансионных дефектов на упругие свойства полимерных нанокомпозитов из однослойных листов графена. Моделирование полимерной матрицы осуществляется методом конечных элементов, а интерфазный слой и однослойный лист графена моделируются на атомарном уровне в рамках молекулярной структурной механики. На основании концепции потенциала Леннарда Джонса предполагается наличие зависимости ван дер Ваальса между свойствами однослойных листов графена и полимерной матрицы. Результаты численных расчетов показывают, что модуль упругости полимера можно увеличить в 17 раз за счет добавления 5%-ной объемной доли однослойного листа графена. Установлено, что при увеличении количества двойных атомарных вакансионных дефектов модуль упругости полимерных композитов из однослойными листами графена снижается, в то время как с ростом объемной доли однослойных листов графена наблюдается его повышение.
У рамках раніше запропонованого авторами підходу на основі мультимасштабного моделювання досліджується вплив подвійних атомарних вакансійних дефектів на пружні властивості полімерних нанокомпозитів з одношарових листів графена. Моделювання полімерної матриці виконано методом скінченних елементів, а інтерфазний шар і одношаровий лист графена моделюються на атомарному рівні в рамках молекулярної структурної механіки. На основі концепції потенціалу Леннарда Джонса припускається наявність залежності ван дер Ваальса між властивостями одношарових листів графена і полімерної матриці. Результати чисельних розрахунків показують, що модуль пружності полімеру можна збільшити в 17 разів за рахунок додання 5%-ної об ємної частки одношарового листа графена. Установлено, що з ростом кількості подвійних атомарних вакансійних дефектів модуль пружності полімерних композитів з одношаровими листами графена зменшується, в той час як зі зростанням об ємної частки одношарових листів графена відмічається його підвищення.
|
| first_indexed | 2025-11-24T11:40:12Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173876 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0556-171X |
| language | English |
| last_indexed | 2025-11-24T11:40:12Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Wang, Z.Q. Yu, Z.W. Sun, X.Y. Li, H. Wang, Y.J. 2020-12-23T16:05:18Z 2020-12-23T16:05:18Z 2018 Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects / Z.Q. Wang, Z.W. Yu, X.Y. Sun, H. Li, Y.J. Wang // Проблемы прочности. — 2018. — № 2. — С. 38-44. — Бібліогр.: 12 назв. — англ. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173876 621.515/62-752 In this study, which is a continuation of our earlier work, the effect of double-atom vacancy defects (DAVD) on the elastic properties of single-layered graphene sheets (SLGS)-polymer nanocomposites is assessed by the multiscale modeling. According to the latter approach, the polymer matrix is modeled by finite element approach, while the SLGS and interphase layer are simulated at the atomistic scale by the molecular structural mechanics approach. In view of the Lennard–Jones potential concept, it is assumed that the SLGS and polymer matrix are related by van der Waals reciprocity. The fact that the elastic modulus of a polymer with 5% volume fraction of SLGS is increased by 17 times is demonstrated by numerous simulation results. It is also shown that the elastic modulus of SLGS-polymer nanocomposites with DAVDs is deteriorated with an increase in the number of DAVDs and improved with the increased volume fraction of SLGS. В рамках ранее предложенного авторами подхода на основе мультимасштабного моделирования исследуется влияние двойных атомарных вакансионных дефектов на упругие свойства полимерных нанокомпозитов из однослойных листов графена. Моделирование полимерной матрицы осуществляется методом конечных элементов, а интерфазный слой и однослойный лист графена моделируются на атомарном уровне в рамках молекулярной структурной механики. На основании концепции потенциала Леннарда Джонса предполагается наличие зависимости ван дер Ваальса между свойствами однослойных листов графена и полимерной матрицы. Результаты численных расчетов показывают, что модуль упругости полимера можно увеличить в 17 раз за счет добавления 5%-ной объемной доли однослойного листа графена. Установлено, что при увеличении количества двойных атомарных вакансионных дефектов модуль упругости полимерных композитов из однослойными листами графена снижается, в то время как с ростом объемной доли однослойных листов графена наблюдается его повышение. У рамках раніше запропонованого авторами підходу на основі мультимасштабного моделювання досліджується вплив подвійних атомарних вакансійних дефектів на пружні властивості полімерних нанокомпозитів з одношарових листів графена. Моделювання полімерної матриці виконано методом скінченних елементів, а інтерфазний шар і одношаровий лист графена моделюються на атомарному рівні в рамках молекулярної структурної механіки. На основі концепції потенціалу Леннарда Джонса припускається наявність залежності ван дер Ваальса між властивостями одношарових листів графена і полімерної матриці. Результати чисельних розрахунків показують, що модуль пружності полімеру можна збільшити в 17 разів за рахунок додання 5%-ної об ємної частки одношарового листа графена. Установлено, що з ростом кількості подвійних атомарних вакансійних дефектів модуль пружності полімерних композитів з одношаровими листами графена зменшується, в той час як зі зростанням об ємної частки одношарових листів графена відмічається його підвищення. en Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України Проблемы прочности Научно-технический раздел Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects Расчет упругих свойств полимерных нанокомпозитов из однослойных листов графена с двойными атомарными вакансионными дефектами на основе мультимасштабного моделирования Article published earlier |
| spellingShingle | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects Wang, Z.Q. Yu, Z.W. Sun, X.Y. Li, H. Wang, Y.J. Научно-технический раздел |
| title | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects |
| title_alt | Расчет упругих свойств полимерных нанокомпозитов из однослойных листов графена с двойными атомарными вакансионными дефектами на основе мультимасштабного моделирования |
| title_full | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects |
| title_fullStr | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects |
| title_full_unstemmed | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects |
| title_short | Multiscale Modeling-Based Assessment of Elastic Properties of SLGS-Polymer Nanocomposites with Double-Atom Vacancy Defects |
| title_sort | multiscale modeling-based assessment of elastic properties of slgs-polymer nanocomposites with double-atom vacancy defects |
| topic | Научно-технический раздел |
| topic_facet | Научно-технический раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173876 |
| work_keys_str_mv | AT wangzq multiscalemodelingbasedassessmentofelasticpropertiesofslgspolymernanocompositeswithdoubleatomvacancydefects AT yuzw multiscalemodelingbasedassessmentofelasticpropertiesofslgspolymernanocompositeswithdoubleatomvacancydefects AT sunxy multiscalemodelingbasedassessmentofelasticpropertiesofslgspolymernanocompositeswithdoubleatomvacancydefects AT lih multiscalemodelingbasedassessmentofelasticpropertiesofslgspolymernanocompositeswithdoubleatomvacancydefects AT wangyj multiscalemodelingbasedassessmentofelasticpropertiesofslgspolymernanocompositeswithdoubleatomvacancydefects AT wangzq rasčetuprugihsvoistvpolimernyhnanokompozitovizodnosloinyhlistovgrafenasdvoinymiatomarnymivakansionnymidefektaminaosnovemulʹtimasštabnogomodelirovaniâ AT yuzw rasčetuprugihsvoistvpolimernyhnanokompozitovizodnosloinyhlistovgrafenasdvoinymiatomarnymivakansionnymidefektaminaosnovemulʹtimasštabnogomodelirovaniâ AT sunxy rasčetuprugihsvoistvpolimernyhnanokompozitovizodnosloinyhlistovgrafenasdvoinymiatomarnymivakansionnymidefektaminaosnovemulʹtimasštabnogomodelirovaniâ AT lih rasčetuprugihsvoistvpolimernyhnanokompozitovizodnosloinyhlistovgrafenasdvoinymiatomarnymivakansionnymidefektaminaosnovemulʹtimasštabnogomodelirovaniâ AT wangyj rasčetuprugihsvoistvpolimernyhnanokompozitovizodnosloinyhlistovgrafenasdvoinymiatomarnymivakansionnymidefektaminaosnovemulʹtimasštabnogomodelirovaniâ |