Dr. Kasra Momeni, profesor asistente de ingeniería mecánica y director del Advanced Hierarchical Materials by Design Lab en Louisiana Tech University, ha descubierto un nuevo mecanismo para fortalecer los nanomateriales y adaptar sus propiedades para construir estructuras superiores.
Momeni, en colaboración con investigadores de la Universidad Estatal de Wright y la Universidad de Göttingen en Alemania, han revelado un nuevo camino para diseñar nanomateriales y adaptar sus características. Esta dimensión adicional agregada al diseño de materiales abre nuevas puertas para construir materiales superiores mediante la ingeniería de su estructura atómica. El enfoque propuesto también se puede utilizar para ajustar la química del material, lo cual es importante para diseñar nuevos materiales catalíticos que mejoren los procesos químicos.
"Las fallas de apilamiento en nanomateriales cambian drásticamente la distribución de la tensión, a medida que los campos de tensión de largo alcance interactúan con los límites en estos materiales, ", dijo Momeni." La naturaleza compleja de las tensiones formadas en los nanocables, como resultado de la superposición de los campos de tensión de la relajación y reconstrucción de la superficie, así como de los campos de tensión de falla de apilamiento, cambia el mecanismo de falla de los nanocables ".
Las simulaciones atomísticas indican que la presencia de fallas de apilamiento da como resultado una distribución de tensión no homogénea dentro de los nanocables debido al cambio en el signo de los campos de tensión en los dos lados de las fallas de apilamiento (es decir, tensión de compresión en un lado y tensión de tracción en el otro lado). . Este campo de tensión no homogéneo da como resultado una respuesta mecánica asimétrica de los nanocables bajo cargas de tracción y compresión. Los nanocables defectuosos con diámetros inferiores a 1,8 nm y una sola falla de apilamiento, asombrosamente, tienen un límite elástico más alto en comparación con sus contrapartes con estructuras perfectas.
"Este comportamiento sorprendente se debe a la interacción entre los campos de tensión de las fallas de apilamiento con el campo de tensión de las superficies relajadas y reconstruidas en nanocables delgados". ", Dijo Momeni." Esperamos resultados similares en otros nanomateriales 1D con fallas de apilamiento, donde se forman tensiones no homogéneas. El modelo atomístico desarrollado allana el camino para estudiar el efecto de diferentes distribuciones de fallas de apilamiento y defectos de ingeniería para adaptar las propiedades del material ".
"El Dr. Momeni llegó a Louisiana Tech en agosto pasado y ha comenzado a trabajar, "dijo el Dr. David Hall, director de ingeniería civil, tecnología de ingeniería de construcción e ingeniería mecánica en Louisiana Tech. "Su descubrimiento de un método para fortalecer materiales a través de la interacción de características materiales a nivel atómico es una contribución significativa y fundamental en la mecánica computacional.
"El Dr. Momeni está a la vanguardia de una nueva área de investigación que utiliza supercomputación para comprender y diseñar nuevos materiales, y estamos encantados de tenerlo en nuestra facultad ".
Momeni ha publicado investigaciones en revistas de prestigio como Nano letras , Nano energía , y Informes científicos , y ha recibido una atención significativa.
