Dr Kasra Momeni, professeur adjoint de génie mécanique et directeur du Advanced Hierarchical Materials by Design Lab à la Louisiana Tech University, a découvert un nouveau mécanisme pour renforcer les nanomatériaux et adapter leurs propriétés pour construire des structures supérieures.
Moméni, en collaboration avec des chercheurs de la Wright State University et de l'Université de Göttingen en Allemagne, ont révélé une nouvelle voie pour l'ingénierie des nanomatériaux et l'adaptation de leurs caractéristiques. Cette dimension supplémentaire ajoutée à la conception des matériaux ouvre de nouvelles portes pour construire des matériaux de qualité supérieure en concevant leur structure atomique. L'approche proposée peut également être utilisée pour ajuster la chimie du matériau, ce qui est important pour la conception de nouveaux matériaux catalytiques améliorant les processus chimiques.
"Les défauts d'empilement dans les nanomatériaux modifient radicalement la répartition des contraintes, comme les champs de contraintes à longue distance interagissent avec les limites de ces matériaux, " a déclaré Momeni. " La nature complexe des contraintes formées dans les nanofils, par superposition des champs de contraintes issus de la relaxation et de la reconstruction de surface ainsi que des champs de contraintes des failles d'empilement, modifie le mécanisme de défaillance des nanofils."
Les simulations atomistiques indiquent que la présence de défauts d'empilement se traduit par une distribution inhomogène des contraintes au sein des nanofils en raison du changement de signe des champs de contraintes des deux côtés des défauts d'empilement (c'est-à-dire contrainte de compression d'un côté et contrainte de traction de l'autre côté) . Ce champ de contrainte inhomogène se traduit par une réponse mécanique non symétrique des nanofils sous des charges de traction et de compression. Les nanofils défectueux avec des diamètres inférieurs à 1,8 nm et un seul défaut d'empilement, étonnamment, ont une limite d'élasticité plus élevée par rapport à leurs homologues avec des structures parfaites.
"Ce comportement surprenant est dû à l'interaction entre les champs de contraintes des défauts d'empilement avec le champ de contraintes des surfaces relaxées et reconstruites dans les nanofils minces, " a déclaré Momeni. "Nous nous attendons à des résultats similaires dans d'autres nanomatériaux 1D avec des défauts d'empilement, où se forment des contraintes inhomogènes. Le modèle atomistique développé ouvre la voie à l'étude de l'effet de différentes distributions de défauts d'empilement et de défauts d'ingénierie pour adapter les propriétés des matériaux. »
"Le Dr Momeni est arrivé à Louisiana Tech en août dernier et a commencé à marcher, " a déclaré le Dr David Hall, directeur du génie civil, technologie du génie de la construction et génie mécanique à Louisiana Tech. « Sa découverte d'une méthode pour renforcer les matériaux grâce à l'interaction des caractéristiques des matériaux au niveau atomique est une contribution importante et fondamentale en mécanique informatique.
"Le Dr Momeni est à la pointe d'un nouveau domaine de recherche qui utilise le calcul intensif pour comprendre et concevoir de nouveaux matériaux, et nous sommes ravis de l'avoir dans notre faculté.
Momeni a fait publier des recherches dans des revues prestigieuses telles que Lettres nano , Nano énergie , et Rapports scientifiques , et a fait l'objet d'une grande attention.
