Estudio de la deformación por tracción de los nanocables de cobre, oro y plata: influencia de la orientación y velocidad de deformación - Vega Guillén, Victor Augusto (2020)
Recientemente, con el rápido avance de la nanociencia y la nanotecnología, los nanocables metálicos han recibido atención adicional entre los investigadores debido a sus propiedades únicas tales como mecánicas, eléctricas, ópticas así como por sus potenciales aplicaciones en diferentes campos de la ciencia y tecnología. Los NCs tienen muchos comportamientos únicos que no se ven en los materiales a granel, cuyas propiedades y funcionalidades del material tienden a diferir cuando sus dimensiones se reducen al tamaño nanométrico. Debido a las dificultades experimentales en el estudio de las propiedades mecánicas de los nanocables y la necesidad de comprender mejor los mecanismos de deformación plástica, la simulación numérica es de mucha utilidad e importancia. El objetivo principal del estudio fue caracterizar los nanocables de Cu, Ag y Au. Las simulaciones se realizaron mediante el método de dinámica molecular usando los potenciales de interacción de tipo EAM para evaluar las propiedades mecánicas y los mecanismos de deformación de diferentes nanocables bajo carga de tracción uniaxial. La caracterización estructural detallada de los nanocables se llevó a cabo mediante el uso de diferentes parámetros,tales como la energía potencial, la técnica de análisis de vecinos comunes, el parámetro de centro de simetría y la funcı’on de distribución radial. Se analiza el efecto de la morfología, velocidad de deformación, temperatura y orientación cristalográfica, sobre el Módulo de Young y el límite elástico de los nanocables. En relación al efecto de la morfología y tamaño de los nanocables, la orientación conjuntamente con la forma de la sección transversal definen la respueta mecánica. Los nanocables de sección transversal cuadrada, seguida de la sección circular son las que mejores propiedades mecánicas presentan. Se ha encontrado en la deformación por tracción que el Módulo de Young es relativamente insensible a la velocidad de deformación, mientras que el límite elástico experimenta un incremento relativamente pequeño. Se ha cuantificado la perdida de las principales características mecánicas de los nanocables con el aumento de la temperatura. Se ha observado que los nanocables presentan mayor tenacidad y simultaneamente mayor fragilidad cuando la tensión de tracción es aplicada paralela al eje del nanocable en dirección h111i. A temperaturas mayores que 100 K se observa la pseudoelasticidad en la región plástica. La deformación plástica siempre se inicia con la emisión de dislocaciones de la superficie, propagación de las mismas hacia el interior de los nanocables, formación de fallas de apilamiento. Durante la deformación plástica se forman diferentes sistemas de deslizamiento, principalmente en la combinación del sistema de planos cristalográficos {111}. Finalmente la deformación induce en los nanocables transformaciones estructurales locales, un hecho escasamente reportado en la literatura. Como regla en las primeras etapas una parte de la fase FCC se transforma en BCC y luego la fase BCC en HCP.