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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Wetting behavior and mechanical properties of selected 2D nanomaterials : Efeitos de molhabilidade e propriedades mecânicas de materiais 2D
Title Alternative: Efeitos de molhabilidade e propriedades mecânicas de materiais 2D
Author: Jaques, Ygor Morais, 1988-
Advisor: Galvão, Douglas Soares, 1961-
Abstract: Resumo: A área de materiais bi-dimensionais é uma área promissora em ciência dos materiais com um diverso conjunto de aplicações em várias áreas distintas. Desde a síntese do grafeno em 2004, o interesse na produção e caracterização de outros materiais monocamada tem crescido. Para compreender como as propriedades desses nanomateriais se comparam com suas verso?es bulk, novos procedimentos experimentais são usualmente necessários. Entretanto, quando experimentos não conseguem analisar estes sistemas a nível atômico e dessa forma compreender suas características principais, simulações atomísticas são úteis. Nesta tese, apresento um conjunto de trabalhos que fazem uso de simulações atomísticas para estudar molhabilidade e propriedades mecânicas de materiais 2D. Primeiramente, no capítulo 1, faço uma revisão da pesquisa em materiais 2D, especificamente molhabilidade e propriedades mecânicas, assim como os conceitos teóricos usados em simulações de dinâmica molecular. No capítulo 2, apresento trabalhos sobre como nanogotas de água interagem com superfícies dos nanomateriais grafeno e grafidino quando a velocidade de impacto estão na faixa de 1 a 15 Â/ps. Fenômenos interessantes ocorrem a medida que a velocidade aumenta, e no caso do grafidino é observada permeação parcial. Este capítulo também discute dois estudos de gotas interagindo nas superfícies de florestas de nanotubos de carbono e camadas de grafeno empilhadas. Mostro que diferentes funcionalizações podem ser usadas para ajustar como a gota penetra nos poros e fendas formadas nestas nanoestruturas, influenciando sua molhabilidade. No capítulo 3, apresento os resultados de uma série de simulações de diferentes combinações de calcogenetos metálicos: um sistema multicamada, uma heteroestrutura vertical e uma heteroestrutura planar. Os resultados das simulações refletem aqueles obtidos nos experimentos, e adicionalmente são capazes de explicar os comportamentos observados para os materiais. O capítulo 4 lista as publicações produzidas como parte do projeto e as conferências onde resultados foram apresentados. Finalmente, no capítulo 5 faço observações finais sobre os sistemas estudados

Abstract: The area of two-dimensional materials is a growing field in materials science with a diverse set of applications in many different areas. Since the synthesis of graphene in 2004, interest in other layered materials¿ production and characterization has grown. To understand how the properties of these nanomaterials compares with their bulk counterparts, novel experimental procedures are often necessary. However, when experiments cannot analyze those systems at the atomic level and thus comprehend their key characteristics, atomistic simulations are useful. In this thesis, I present a set of works that make use of atomistic simulations to study wetting and mechanical properties of 2D materials. First, in chapter 1, I review research on 2D materials, specifically their wetting and mechanical properties, as well as the theoretical concepts used in molecular dynamics simulations. In chapter 2, I present a work on how water nanodroplets interact on the surfaces of the carbon-based nanomaterials graphene and graphdiyne when the velocity of impact is in the range of 1 to 15 A?/ps. Interesting phenomena occur as the velocity increases, and for graphdiyne partial permeation of liquid is observed. This chapter also discusses two studies of the interaction of water droplets on the surfaces of carbon nanotube forests and stacked graphene layers. I found that different functionalizations can be used to tune how the droplet penetrates the pores and slits formed in those nanostructures and influences their wetting behavior. In chapter 3, I present the results of a series of simulations of different combinations of transition metal dichalcogenides: a multilayer system, a vertical heterostructure and an in-plane heterostructure.The simulation results mirrored those obtained in the experiments, and additionally were able to precisely explain the observed behaviors of those materials. Chapter 4 lists the publications produced as part of this project and the venues where results were presented. Finally, in chapter 5 I make concluding remarks about the systems studied
Subject: Dinâmica molecular
Materiais bidimensionais
Umedecimento (Metalurgia)
Materiais - Propriedades mecânicas
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: JAQUES, Ygor Morais. Wetting behavior and mechanical properties of selected 2D nanomaterials: Efeitos de molhabilidade e propriedades mecânicas de materiais 2D. 2018. 1 recurso online (151 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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