Simulácia šírenia trhliny v keramickom materiáli na báze Si3N4

Abstrakt: 

Projekt je zameraný na štúdium mechanizmu šírenia trhlín v keramickom materiáli na báze Si3N4.
Materiál Si3N4 vytvára na mikroskopickej úrovni zrniečka, ktoré sú pospájane vrstvami amorfného skla SiO2. Ukazuje sa, že na mechanické vlastnosti tohto materiálu ako húževnatosť a pevnosť má vplyv hlavne táto vrstva skla, v ktorej sa šíria trhliny pri mechanickom namáhaní.
Naším cieľom je popísať mechanizmus šírenia trhlín v týchto amorfných vrstvách a aplikovať prímesi rôznych kovov ako napr. Y, La alebo Lu na zlepšenie mechanických vlastností takejto keramiky.

Odbor: 
Teoretická a počítačová chémia
Vedecká časť: 

Simulácia šírenia trhlín bude prebiehať v programe VASP, kde sa najskôr vytvorí vhodný model, ktorý bude dostatočne presne reprezentovať amorfnú vrstvu SiO2 medzi zrniečkami Si3N4.
Pozícia atómov v Si3N4 bude daná experimentálne z RTG analýzy a amorfná vrstva SiO2 sa bude určovať pomocou molekulovej dynamiky v programe VASP.
Takto vytvorený model sa bude priebežne predlžovať v jednom smere a následne sa budú optimalizovať polohy atómov až dôjde k úplnému oddeleniu blokov Si3N4 od seba, čim sa bude simulovať šírenie trhliny v reálnom materiáli.

Socioekonomický a technologický dopad: 

Simulácia šírenia trhlín v keramickom materiáli na báze Si3N4 nám umožni lepšie pochopenie takýchto mechanizmov vo všeobecnosti a tým pádom nám poskytuje výhodu pri tvorbe nových materiálov s lepšími mechanicko-fyzikálnymi vlastnosťami.

Technická časť: 

Simulácie budú prebiehať výlučne v programovom balíku VASP a bude sa využívať molekulová dynamika a geometrická optimalizácia atómov v daných modelov v tuhej fáze.
Po skúsenostiach s programom VASP bude ideálnym riešením počítať simulácie na max. 4 nódoch.
Odhadovaný strojový čas je radovo pár 100 000 core-hodín.

Spolufinancovanie: 
0.00
Výstupy: 
none