Resumo: A descoberta do grafeno marcou um avanço revolucionário no estudo de materiais bidimensionais devido às suas propriedades extraordinárias. Desde então, o grafeno tem servido como referência para o desenvolvimento e análise de novos materiais 2D. Entre esses, os grafinos surgem como promissores alótropos de carbono, caracterizados por redes híbridas sp-sp2. Essas redes conferem aos grafinos propriedades eletrônicas notáveis, tornando-os potenciais concorrentes do grafeno em aplicações específicas. Neste trabalho, apresentamos resultados inéditos obtidos por meio de simulações computacionais baseadas em Dinâmica Molecular clássica para investigar as propriedades dos grafinos. Nosso estudo aborda aspectos estruturais, mecânicos, e calóricos desses materiais, explorando seu potencial para futuras aplicações tecnológicas. Os efeitos calóricos representam uma perspectiva inovadora para o desenvolvimento da próxima geração de refrigeradores e máquinas térmicas. Neste contexto, estudamos o efeito elastocalórico em duas nanofitas de ?-grafino. Demonstramos que o pré-esticamento das estruturas aumenta significativamente tanto a variação de temperatura quanto o coeficiente de performance do sistema. Além disso, identificamos uma correlação entre a variação de temperatura e a taxa de variação dos comprimentos de ligação na estrutura. Realizamos também um estudo detalhado das curvas tensão-deformação de uma configuração de kirigami de ?-grafino, utilizando os potenciais AIREBO e ReaxFF. Os resultados mostram que o design do kirigami aumenta consideravelmente a deformação máxima suportada em comparação com o ?-grafino puro. Em uma das regiões de deformação elástica, observamos que o kirigami de ?-grafino apresenta um módulo de Young superior ao do kirigami de grafeno, sugerindo vantagens mecânicas para aplicações em estruturas flexíveis. Por fim, investigamos a dependência angular de quatro propriedades elásticas dos grafinos. Constatamos que o módulo de cisalhamento é independente do ângulo de rotação para todos os tipos de grafinos estudados. Além disso, para os grafinos com simetria hexagonal, as quatro propriedades elásticas analisadas também mostraram independência angular. Notavelmente, identificamos que em dois tipos de grafinos, a compressibilidade linear é nula em determinados ângulos Ver menos

Abstract: The discovery of graphene marked a revolutionary advance in the study of two-dimensional materials due to its extraordinary properties. Since then, graphene has served as a benchmark for the development and analysis of new 2D materials. Among these, graphynes have emerged as promising carbon allotropes, characterized by hybrid sp-sp2 networks. These networks endow graphynes with remarkable electronic properties, positioning them as potential competitors to graphene in specific applications. In this work, we present novel results obtained through computational simulations based on classical Molecular Dynamics to investigate the properties of graphynes. Our study addresses the structural, mechanical, and caloric aspects of these materials, exploring their potential for future technological applications. Caloric effects represent an innovative perspective for developing the next generation of refrigerators and thermal machines. In this context, we studied the elastocaloric effect in two ?-graphyne nanoribbons. We demonstrated that pre-stretching the structures significantly enhances both the temperature change and the system’s coefficient of performance. Additionally, we identified a correlation between the temperature variation and the rate of change of bond lengths within the structure. We also conducted a detailed study of the stress-strain curves of a ?-graphyne kirigami configuration, using the AIREBO and ReaxFF potentials. The results show that the kirigami design considerably increases the maximum strain sustained compared to pure ?-graphyne. In one of the elastic deformation regions, we observed that ?-graphyne kirigami exhibits a Young’s modulus superior to that of graphene kirigami, suggesting mechanical advantages for applications in flexible structures. Finally, we investigated the angular dependence of four elastic properties of graphynes. We found that the shear modulus is independent of the rotation angle for all types of graphynes studied. Furthermore, for graphynes with hexagonal symmetry, all four elastic properties analyzed also exhibited angular independence. Notably, we identified that in two types of graphynes, the linear compressibility is zero at certain angles Ver menos