Simulações de dinâmica molecular de dobras de grafeno.

Abstract

O grafite tem sido utilizado há várias décadas como lubrificante sólido. Esta propriedade surge devido à fraca ligação entre as camadas que o compõem. Recentemente, Barboza e colaboradores [l], descobriram uma nova propriedade mecânica de lubrificantes sólidos, a saber, a compressibilidade negativa dinâmica. Foi observado em vários lubrificantes sólidos (incluindo o grafite) que urna expansão vertical ocorre quando estes materiais são submetidos simultaneamente à compressão e cisalhamento. Provavelmente, este efeito deve ocorrer nas diversas aplicações dos lubrificantes sólidos afetando as demais propriedades mecânicas (tribológicas) e, consequentemente, o seu desempenho. Motivado por esta nova descoberta, este trabalho propõe-se a investigar por meio de simulações de dinâmica molecular o efeito anisotrópico da compressibilidade negativa (ou seja, a dependência deste efeito com a orientação cristalina) em escala nanométrica utilizando o grafeno (provavelmente, o material mais investigado atualmente que consiste em um único plano atômico de grafite). Inicialmente, pretendemos avaliar o efeito em apenas duas camadas de grafeno. É importante destacar que esta dependência da compressibilidade negativa com a orientação cristalina já foi observada experimentalmente pelos mesmos autores que descobriram a compressibilidade negativa dinâmica, porém, ainda não é conhecida a origem deste efeito. Ressalta-se que o objetivo do presente trabalho não é reproduzir o experimento e, sim, contribuir para o entendimento do efeito anisotrópico da compressibilidade negativa. Neste sentido, simulações de dinâmica molecular podem fornecer informações em escala nanométrica que ajudem a esclarecer a anisotropia observada. Conhecendo os mecanismos de operação dos lubrificantes sólidos bidimensionais, podemos aproveitar de forma melhor esses materiais em suas aplicações práticas.