Механические свойства металломатричных композитов на основе интерметаллидов и низкоразмерных углеродных структур: молекулярно-динамическое моделирование

Гибридные структуры металлов и углеродных нанообъектов, например, нанотрубок, в последние годы привлекли особое внимание в различных механических и электрохимических приложениях. Совокупность уникальных свойств отдельных компонент приводит к мультипликативному эффекту в композитах. В данном проекте будут решаться вопросы исследования свойств данных гибридных структур (металл-углерод) посредством проведения моделирования методами атомистического моделирования экспериментов для широкого круга материалов и внешних условий. Работа предполагает исследование материалов, применяемых в медицинский целях, в частности в протезировании. К их числу относятся сплавы на основе Ni, Pt, Ti, Al, Au и других элементов. В качестве армирующих элементов будут выступать углеродные нанотрубки и фуллерены. Улучшение характеристик этих соединений позволит уменьшить технологические издержки и в целом повысить эффективность разработки и применения устройств на основе интерметаллических сплавов, армированных низкоразмерными углеродными структурами. Целью исследования является поиск оптимальных соотношений компонент композитов на основе металлической матрицы и углеродных наноструктур для формирования определенных механических свойств материала. В рамках проекта будут разработаны термо-динамические модели рассматриваемых композитов, для различных внешних условий. Проведена их верификации на основе исследований других научных групп, в том числе сравнение с имеющимися экспериментальными данными. Содержательная часть исследований будет включать изучение роли объемных долей, массовых долей компонент в композите при различных внешних условиях, в том числе в широком спектре температур, деформаций, давлений, ударных нагрузок, внешнего излучения. Результаты данного исследования будут иметь фундаментальное и прикладное значение. Фундаментальное значение результатов проекта состоит в построении молекулярно-динамических моделей композитов на основе металла и углеродных наноструктур. Будут выявлены зкономерности в механических свойствам материалов в зависимости от внешних условий, в том числе при критичкских нагрузках, что позволит сформировать более полное представление о процессах происходящих на атомном уровне и их связи с макросвойствами композитов. Прикладная значимость результатов проекта состоит в получении качественных и количественных характеристик рассматриваемых материалов, таких как прочность и пластичность, что позволит выбирать оптимальные диапазоны в натурных экспериментах, увеличивая вероятность нахождения оптимальных параметров для той или иной задачи.