Ispitivanje efikasnosti grafena u zaštiti metala od atoma vodonika metodom molekularne dinamike

Milica Božanić i Kristina Nikolić

 

U ovom radu je ispitana efikasnost grafena u zaštiti bakra od atoma vodonika. U ranijim istraživanjima proučavana je hemijska interakcija između atoma vodonika i grafena (Ito et al. 2008), dok je u ovom akcenat na ispitivanjima mogućnosti za praktičnu primenu grafena u zaštiti metala. Napravljena je numerička simulacija za modelovanje sistema koji se sastoji od atoma bakra, vodonika i strukture grafena. Sistem je posmatran za tri različite inicijalne temperature grafena i deset različitih inicijalnih kinetičkih energija atoma vodonika. Utvrđeni su uslovi pri kojima vodonik difunduje kroz grafen, pri kojima se adsorbuje, tj. zakači na njegovu površinu, i pri kojima se odbija od njega, u zavisnosti od navedenih parametara. Definisana je granična vrednost koeficijenta difuzije. Ukoliko je koeficijent difuzije manji od te vrednosti grafen se može smatrati efikasnom zaštitom. Dobijeni rezultati pokazuju da inicijalna energija vodonika određuje efikasnost grafena kao zaštite, dok je zavisnost od temperature grafena na ispitanom opsegu slaba. Na manjim energijama grafen potpuno štiti bakar od atoma vodonika, dok sa povećanjem početne kinetičke energije vodonika nakon izvesnog praga ta efikasnost se smanjuje. Takođe, iznad određene vrednosti energije grafen je kao zaštita neprimenjiv, pošto svi atomi vodonika prodru do metalne pločice. Navedeni rezultati su za sistem posmatran u opštem slučaju, u kome su atomi vodonika slučajno raspoređeni i brzina im je usmerena u pravcu normale na metalnu pločicu. Istraživanje se može proširiti variranjem ovih parametara i određivanjem njihovog uticaja na vrednost koeficijenta difuzije.

 

Ispitivanje efikasnosti grafena u zaštiti metala od atoma vodonika metodom molekularne dinamike