Сколтех — новый технологический университет, созданный в 2011 году в Москве командой российских и зарубежных профессоров с мировым именем. Здесь преподают действующие ученые, студентам дана свобода в выборе дисциплин, обучение включает работу над собственным исследовательским проектом, стажировку в индустрии, предпринимательскую подготовку и постоянное нахождение в международной среде.

Статья ученого из Сколтеха попала на обложку журнала американского химического общества “Langmuir”

Статья ученого из Сколтеха попала на обложку журнала американского химического общества “Langmuir”

Игорь Останин, сотрудник группы Научных Вычислений из Исследовательского Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных, в соавторстве со специалистами из группы вычислительной наномеханики Университета Миннесоты (США), написал и опубликовал статью в журнале американского химического общества “Langmuir”. Статья, посвящённая изучению углеродных нанотрубок (УНТ), попала на обложку номера журнала “Langmuir” от , 17 ноября 2015 года.

В данной работе исследователи предлагают эффективный способ моделирования систем УНТ, основанный на методе дискретного элемента. Новый подход позволяет моделировать сложную механику очень больших систем УНТ, не теряя при этом в точности моделирования.. Преимущество и важная отличительная особенность такого метода заключаются в точном представлении ван-дер-ваальсовых взаимодействий в пучке УНТ. Исследователи смогли изучить изменения в упаковке скручиваемых пучков УНТ и идентифицировать соответствующие режимы механического нагружения. Кроме того, авторы статьи изучили режимы упругой нестабильности – перехода упругой энергии кручения в энергию изгиба при завивании системы УНТ в спираль. Все эти результаты представляют существенный интерес для интерпретации экспериментов с пучками УНТ. Примечательно, что в ряде случаев такие численные симуляции могут быть использованы взамен дорогостоящих экспериментальных исследований.

В современном материаловедении углеродные нанотрубки и материалы на их основе остаются исключительно актуальным направлением исследования. УНТ обладают модулем Юнга (физическая величина, характеризующая свойства материала сопротивляться растяжению/сжатию при упругой деформации) в 6 раз большей, чем у стали, и по прочности на разрыв на 3 порядка превосходят сталь. Столь высокой прочностью УНТ обязаны полному отсутствию кристаллических дефектов, их прочность определяется лишь прочностью ковалентной связи углерода. «К сожалению, современные технологии синтеза не позволяют выращивать сколь угодно длинные массивы УНТ. В связи с этим многих исследователей занимает идея создания веревок из пучков УНТ. В основе – идея, известная человечеству с древних времен: скрученная из волокон веревка обеспечивает высокую прочность, поскольку при натяжении волокна прижимаются друг к другу, и сила трения, пропорциональная силе натяжения, препятствует их проскальзыванию. Но такой подход не всегда эффективен для УНТ, поскольку проскальзывание их гладких и химически реактивных поверхностей не подчиняется законам сухого трения», – рассказывает Игорь Останин. Новейшие экспериментальные исследования в этой области указывают на перспективность создания веревок из иерархически завитых и химически связанных УНТ. Кроме того, подобные конфигурации УНТ были недавно использованы как основа для искусственных мышц, создание которых является одним из приоритетов современных прикладных исследований в этой области.

Для более эффективного дизайна веревок УНТ необходимы инструменты численного моделирования, позволяющие составить ясное представление о механизмах нагружения, дефектах упаковки, нелинейных деформациях УНТ. Молекулярная динамика, часто применяемая для отдельных УНТ, неэффективна для задач моделирования тысяч УНТ, состоящих из сотен миллионов атомов углерода. Данная работа как раз предлагает такие инструменты.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.langmuir.5b03208

Контакты для СМИ – Александр Золотарев,

8 916 686 7334, https://www.skoltech.ru

*****

* Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) – негосударственное научно-образовательное учреждение в Сколково (Россия, Московская область). Созданный в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ), институт готовит новые поколения исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром в новом тысячелетии. Сколтех строит свою работу, опираясь на опыт лучших российских и международных образовательных и исследовательских институтов. При этом особый акцент делается на преподавание навыков предпринимательской и инновационной деятельности.

 

 

 

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81

Share on VK