Эффективное трение и подвижность графеновых наночастиц (нанолент и нанотрубок) на плоской многослойной подложке h-BN
Савин А.В.

Received: June 12, 2021

DOI: 10.31857/S0044451021120105

PDF (1639.3K)

Методом молекулярной динамики с использованием двумерной цепной модели показано, что движение графеновых наночастиц (нанолент и нанотрубок) на плоской термализованной многослойной подложке h-BN описывается как движение частиц в вязкой среде с постоянным коэффициентом трения. Возникающее при движении эффективное трение имеет волновую природу, причиной торможения является взаимодействие наночастицы с тепловыми изгибными колебаниями листов подложки. Величина коэффициента трения монотонно увеличивается с ростом температуры и уменьшается с увеличением размера наночастицы. Для нанолент возникающее трение разделяется на два типа: на внутреннее и краевое (на трение внутренней поверхности наноленты и трение ее краев с поверхностью подложки). При длинах L<35 нм главную роль в торможении движения играет краевое, а при L>35 нм - внутреннее трение. Под действием постоянной продольной силы динамика наночастиц всегда выходит на режим движения с постоянной скоростью, значение которой прямо пропорционально величине силы и обратно пропорционально значению коэффициента трения. Моделирование движения наноленты при наличии нормальной нагрузки (давления) показывает, что рост нагрузки приводит к уменьшению внутреннего трения из-за уменьшения под нанолентой амплитуды тепловых изгибных колебаний слоев подложки и к увеличению краевого трения из-за вдавливания краев наноленты в подложку. В силу этого эффект уменьшения трения при увеличении нормальной нагрузки может наблюдаться только для нанолент достаточно большого размера (L>250 нм), когда главную роль играет внутреннее трение.