Name: advanced self-healing asphalt reinforced by graphene structures: an atomistic insight
Uploaded: 2022-05-31T13:00:00
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लेखकों को परियोजना संख्या 7005547 के साथ हांगकांग सामरिक अनुसंधान अनुदान के सिटी विश्वविद्यालय से समर्थन के लिए आभारी हैं, हांगकांग विशेष प्रशासनिक क्षेत्र, चीन के अनुसंधान अनुदान परिषद (RGC) से समर्थन, परियोजना सं. R5007-18, और अनुदान JCYJ20170818103206501 के तहत शेन्ज़ेन विज्ञान और प्रौद्योगिकी नवाचार समिति से समर्थन।

1. परमाणुवादी मॉडल का निर्माण
<ol><li>पांच 3 डी परमाणुवादी दस्तावेज बनाने के लिए सामग्री स्टूडियो सॉफ्टवेयर खोलें और क्रमशः graphene, asphaltene, ध्रुवीय aromatics, naphthene aromatics, और संतृप्त के रूप में इन दस्तावेजों का नाम बद?...

प्रोटोकॉल भाग के भीतर महत्वपूर्ण चरण निम्नानुसार हैं: चरण 1.4 - चार प्रकार के डामर अणुओं का निर्माण और पैक करें; चरण 1.5 - दरार के साथ डामर संरचना का निर्माण; चरण 2.3 - संतुलन प्राप्त करें; चरण 2.4 - आत्म-उपचार प्रक्?...

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Atomistic models of asphalt and graphene/Materials Studio</td>
			<td>BIOVIA</td>
			<td>Materials Studio 8.0</td>
			<td>The atomistic models are built for molecular dynamics simulations.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator Package</td>
			<td>Sandia National Laboratories</td>
			<td>lammps-stable20</td>
			<td>The equilibrium is achieved under NPT ensemble, and the atomistic models get self-healed.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OVITO</td>
			<td>Materials Science Department of Technische Universit&#228;t Darmstadt, Germany</td>
			<td>ovito-basic-3.1.0-win64</td>
			<td>The self-healing behaviors of the atomistic models are visualized.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Origin</td>
			<td>OriginLab</td>
			<td>Origin 2018 64Bit</td>
			<td>The contours of the atom numbers of the trajectory are drawn and analyzed.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

advanced self-healing asphalt reinforced by graphene structures: an atomistic insight

Graphene उच्च स्थायित्व के साथ डामर के आत्म-उपचार गुणों में सुधार कर सकते हैं। हालांकि, graphene-संशोधित डामर nanocomposite के आत्म-उपचार व्यवहार और शामिल graphene की भूमिका अभी भी इस स्तर पर अस्पष्ट हैं। इस अध्ययन में, शुद्ध डामर और ग्राफीन-संशोधित डामर के आत्म-उपचार गुणों की जांच आणविक गतिशीलता सिमुलेशन के माध्यम से की जाती है। Graphene के लिए दो दरार चौड़ाई और स्थानों के साथ डामर bulks पेश कर रहे हैं, और डामर घटकों और graphene शीट के बीच आणविक बातचीत का विश्लेषण कर रहे हैं. परिणामों से पता चलता है कि graphene का स्थान डामर के आत्म-उपचार व्यवहार को काफी प्रभावित करता है। दरार की सतह के पास ग्राफीन π-π स्टैकिंग के माध्यम से सुगंधित अणुओं के साथ बातचीत करके आत्म-उपचार प्रक्रिया में तेजी ला सकता है, जबकि दरार टिप के शीर्ष क्षेत्र में ग्राफीन का प्रक्रिया पर मामूली प्रभाव पड़ता है। डामर की आत्म-उपचार प्रक्रिया डामर, ध्रुवीय सुगंधित, और नेफ्थीन सुगंधित अणुओं के पुनरुत्थान और दरार सतहों के बीच संतृप्त अणुओं के ब्रिजिंग के माध्यम से जाती है। स्व-उपचार तंत्र की यह गहराई से समझ आत्म-उपचार गुणों के लिए वृद्धि के ज्ञान में योगदान देती है, जो टिकाऊ डामर फुटपाथों को विकसित करने में मदद करेगी।

परमाणु संख्या का समोच्च yz विमान में शुद्ध डामर और graphene-संशोधित डामर मॉडल की परमाणु संख्या की रूपरेखा को चित्र 3 में दिखाया गया है, जहां नीले से लाल रंग की रंग पट्टी परमाणु संख्याओं को 0 स?...

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Advanced Self-Healing Asphalt Reinforced by Graphene Structures: An Atomistic Insight

Graphene-संशोधित डामर nanocomposite शुद्ध डामर की तुलना में एक उन्नत आत्म-उपचार क्षमता दिखाया गया है। इस प्रोटोकॉल में, आणविक गतिशीलता सिमुलेशन को आत्म-उपचार प्रक्रिया में ग्राफीन की भूमिका को समझने और परमाणुवादी स्तर से डामर घटकों के आत्म-उपचार तंत्र का पता लगाने के लिए लागू किया गया है।

उन्नत स्व हीलिंग डामर Graphene संरचनाओं द्वारा प्रबलित: एक Atomistic अंतर्दृष्टि

Graphene can improve the self-healing properties of asphalt with high durability. However, the self-healing behaviors of graphene-modified asphalt ...

यह विधि नैनो कंपोजिट के आधार पर डामर में पूरे क्रैक स्व-चंगा का जवाब देने में मदद कर सकती है, और ग्रेफाइट डामर की क्षमता में सुधार कैसे कर सकता है। यह तकनीक उन भौतिक व्यवहारों का विश्लेषण कर सकती है जिन्हें प्रयोगों द्वारा आसानी से मूल्यांकन नहीं किया जा सकता है, और एक परमाणुवादी स्तर पर आत्म-उपचार तंत्र के बारे में अंतर्निहित जानकारी प्रदान कर सकता है। यह विधि विभिन्न सामग्री प्रणालियों में गतिशील विकास के मौलिक भौतिकी में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकती है, जिसमें इनर्जी-अकार्बनिक प्रणालियों और संबंधित इंटरफेस शामिल हैं, या यहां तक कि इलेक्ट्रो अणुओं पर टकटकी भी लगा सकते हैं।यदि इस तकनीक से अपरिचित है, तो किसी को अणु गतिशील सिमुलेशन के मूल सिद्धांत को समझना चाहिए और किसी भी सिमुलेशन को पूरा करने से पहले प्रत्येक कमांड के मूल अर्थ का पता लगाना चाहिए। सामग्री स्टूडियो सॉफ़्टवेयर को खोलना शुरू करने के लिए, फिर ग्राफीन के लिए एक तीन आयामी परमाणुवादी दस्तावेज़ बनाएं और स्केच परमाणु विकल्प का उपयोग करके ग्राफीन मॉडल का निर्माण करें। सामग्री स्टूडियो में ग्रेफाइट डॉट MSI फ़ाइल आयात करने के बाद, समरूपता के तहत निर्माण मेनू में, सुपर सेल विकल्प का उपयोग करके अंतिम संरचना का निर्माण करें।ग्राफीन शीट के आकार को 40 से 40 एंगस्ट्रॉम के रूप में परिभाषित करें, जो दरार चौड़ाई में डामर श्रृंखलाओं से बड़ा है। इसके बाद, चार प्रकार के डामर अणुओं का निर्माण और पैक करने के लिए, डामर, ध्रुवीय एरोमैटिक्स, नेप्थीन एरोमैटिक्स और संतृप्त के लिए तीन आयामी परमाणुवादी दस्तावेज अलग से बनाएं। फिर स्केच परमाणु विकल्प का उपयोग करके, इन अणुओं की आणविक संरचनाओं को आकर्षित करें।अगला, मॉड्यूल के तहत अनाकार सेल मेनू से गणना विकल्प का उपयोग करके, इन चार प्रकार के डामर अणुओं को सिमुलेशन बॉक्स में पैक करें। फिर, दरार के साथ डामर संरचना का निर्माण करने के लिए, एक्स आयाम में दरार क्षेत्र की ऊंचाई निर्धारित करें, जो 70 एंगस्ट्रॉम के बॉक्स की ऊंचाई के समान है, और वाई आयाम में दरार क्षेत्र की गहराई को बॉक्स की ऊंचाई के आधे हिस्से में 35 एंगस्ट्रॉम के रूप में सेट करें। 15 और 35 angstroms के Z आयाम में दरार चौड़ाई के दो मामलों को सेट करें।फिर, हटाने के विकल्प का उपयोग करके, डामर थोक के मध्य नीचे क्षेत्र के दरार क्षेत्रों में अनावश्यक अणुओं को हटा दें, और डामर मैट्रिक्स को मध्य क्षेत्र में अपरिवर्तित रखें। संतुलन प्राप्त करने के लिए, पूरे सिमुलेशन बॉक्स को 1 वायुमंडल के दबाव में 300 केल्विन के तापमान के साथ समतापीय आइसोबेरिक पहनावा के तहत 500 पिकोसेकंड के बाद पूरी तरह से आराम से रखें। फिर, थर्मल कमांड का उपयोग करके, तापमान, दबाव, घनत्व और ऊर्जा मूल्यों की लगातार जांच करके प्रयोगात्मक माप के वांछित घनत्व मूल्य के लिए डामर थोक को संतुलित करें।पूरी तरह से आराम की स्थिति को प्राप्त करने के लिए पूरे सिस्टम में माध्य वर्गित विस्थापन में संभावित ऊर्जा के अभिसरण की जांच करें। इसके बाद, आत्म-उपचार प्रक्रिया करने के लिए, 300 केल्विन के तापमान और 1 वातावरण के दबाव के साथ समतापी आइसोबेरिक पहनावा के तहत पूरे सिमुलेशन बॉक्स को सेट करें। फिर, दरार क्षेत्र के समोच्च पर डामर अणुओं की बाधा को हटा दें।ट्रैक और परमाणुओं के निर्देशांक में सिमुलेशन बॉक्स के आकार को रिकॉर्ड. उसके बाद, पोस्ट संसाधन के लिए डंप आदेश का उपयोग करें। अंत में, यादृच्छिक त्रुटियों को कम करने के लिए 3 अलग-अलग प्रारंभिक वेग बीजों के साथ 3 स्वतंत्र कॉन्फ़िगरेशन पर आत्म-उपचार प्रक्रिया के दौरान सिमुलेशन परिणामों का औसत।स्व-उपचार व्यवहार और सिमुलेशन प्रगति को विज़ुअलाइज़ करने के लिए, खुले विज़ुअलाइज़ेशन टूल OVITO खोलें "फिर, LAMMPS द्वारा उत्पन्न LAMMPS TRJ प्रारूप में प्रक्षेपवक्र फ़ाइलें खोलें। स्व-उपचार प्रक्रिया के स्नैपशॉट रिकॉर्ड करें, फिर, रेंडर कमांड का उपयोग करके, डामर अणुओं के पथों को ट्रैक करें। अगला, परमाणु संख्या के समोच्च का विश्लेषण करने के लिए, प्रक्षेपवक्र फ़ाइलों से परमाणुओं के निर्देशांक को डेटा विश्लेषण और ग्राफिंग सॉफ़्टवेयर में निर्यात करें।YZ विमान पर पूरे सिस्टम में परमाणुओं के निर्देशांक को प्रोजेक्ट करें, फिर YZ विमान के विभिन्न क्षेत्रों में परमाणु संख्या रिकॉर्ड करें और विभिन्न रंगों के साथ समोच्च को प्लॉट करें। इसके बाद, गणना MSD कमांड का उपयोग करके माध्य वर्ग विस्थापन की गणना करके विभिन्न डामर घटकों की परमाणु गतिशीलता का विश्लेषण करें। फिर गणना RDF कमांड और LAMMPS का उपयोग करते हुए, 15 और 35 angstrom दरार चौड़ाई के साथ graphing संशोधित डामर सिस्टम के लिए रेडियल वितरण कारक, या RDF घटता द्वारा graphine और डामर अणुओं के बीच सापेक्ष पदों की गणना करें।अंत में, यह जांचने के लिए आरडीएफ वक्र ों को आकर्षित करें कि डामर का घनत्व ग्रेफिन शीट से दूरी के एक समारोह के रूप में कैसे भिन्न होता है। शुद्ध डामर के लिए, पूर्ण आत्म-उपचार 300 पिकोसेकंड के बाद होता है। क्रैक ज़ोन 50 पर तेजी से कम हो जाता है, लगभग 200 पिकोसेकंड पर गायब हो जाता है।दरार की सतह के बाईं ओर ग्राफीन डालने से आत्म-उपचार प्रक्रिया में काफी तेजी आ सकती है। उपचार की अवधि 200 पिकोसेकंड तक कम हो जाती है, दरार की चौड़ाई 20 पर काफी कम हो जाती है, और लगभग 150 पिकोसेकंड पर गायब हो जाती है। स्व-उपचार व्यवहार में काफी सुधार हुआ जब ग्राफीन शीट बाईं दरार सतह पर होती है।जब ग्राफीन को बाईं दरार की सतह पर रखा जाता है, तो ध्रुवीय एरोमैटिक्स, नेप्थीन एरोमैटिक्स और ग्राफीन की गतिशीलता में शुद्ध डामर की तुलना में काफी सुधार हुआ। 15 एंगस्ट्रॉम क्रैक चौड़ाई मॉडल के लिए डामर घटकों में बाईं दरार सतह पर ग्राफीन के बीच आरडीएफ मूल्यों से पता चलता है कि सुगंधित अणु और डामर ग्रेफिन शीट के करीब जाते हैं, विशेष रूप से ध्रुवीय सुगंधित अणु और नेप्थीन सुगंधित अणु। जहां 35 एंगस्ट्रॉम क्रैक चौड़ाई मॉडल आरडीएफ मान 4 एंगस्ट्रॉम से परे 15 एंगस्ट्रॉम क्रैक चौड़ाई मॉडल की तुलना में अधिक स्पष्ट हैं क्योंकि डामराइट में बड़े क्रैक ज़ोन में ग्रेफिन की ओर फैलाने और स्थानांतरित करने के लिए अधिक जगह है।डामर मॉडल में एक उचित दरार सेट करना बहुत महत्वपूर्ण है, जबकि यह सुनिश्चित करना है कि एक दरार अच्छी तरह से रखी गई है और सिस्टम पूरी तरह से संतुलित है। लागत अनाज मॉडलिंग लंबाई पैमाने की एक व्यापक श्रृंखला को गले लगाने के लिए इस प्रक्रिया के आधार पर प्रदर्शन किया जा सकता है, और आगे लाया जाता है, विभिन्न पैमानों पर डामर में दरार के आत्म उपचार। यह तकनीक डामर आधारित नैनो कंपोजिट के उन्नत सुधार के लिए दोष, फोटो संरचना और कार्यात्मक समूहों जैसे विशेष डिजाइन के साथ नैनो फिलर्स की आणविक संरचना की निगरानी और अनुकूलन कर सकती है।

Research

JoVE Journal

Engineering

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

संश्लेषण और 3 डी नैनो के graphene सामग्री की functionalization: ग्राफीन Aerogels और ग्राफीन मैक्रो विधानसभाओं

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

अंतरण मुद्रण द्वारा हाइड्रोजनीकृत माइक्रोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में प्रकाश को फँसाने रजत Nanostructures की एकता

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

Preheating हाइड्रोथर्मल का उपयोग करके Piezoelectrical nanogenerator के लिए जेडएनओ के nanorod- / ग्राफीन / जेडएनओ के nanorod- Epitaxial डबल heterostructure की तैयारी

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

तनाव सेंसिंग ग्राफीन nanoplatelets साथ Multiscale कम्पोजिट सामग्री प्रबलित के आधार पर

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

Scanning SQUID Study of Vortex Manipulation by Local Contact

स्थानीय संपर्क से भंवर हेरफेर का विद्रूप अध्ययन स्कैन

Local, deterministic manipulation of individual vortices in type 2 superconductors is challenging. The ability to control the position of individual ...

Experimental Protocol to Determine the Chloride Threshold Value for Corrosion in Samples Taken from Reinforced Concrete Structures

प्रायोगिक प्रोटोकॉल प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं से लिया नमूनों में जंग के लिए क्लोराइड सीमा मूल्य निर्धारित करने के लिए

The aging of reinforced concrete infrastructure in developed countries imposes an urgent need for methods to reliably assess the condition of these ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

वायुमंडलीय दबाव निर्माण के बड़े आकार का एकल परत आयताकार SnSe गुच्छे

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter

गोल्ड नैनोकणों-एम्बेडेड झिल्ली फिल्टर का उपयोग करके रेडियोधर्मी आयोडीन ॠणायन के चुनिंदा विलवणीकरण के लिए एक कुशल विधि

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ...

Multiscale Structures Aggregated by Imprinted Nanofibers for Functional Surfaces

Multiscale संरचनाओं कार्यात्मक सतहों के लिए अंकित Nanofibers द्वारा एकत्रित

Multiscale surface structures have attracted increasing interest owing to several potential applications in surface devices. However, an existing ...

Preparation of Graphene Liquid Cells for the Observation of Lithium-ion Battery Material

लिथियम आयन बैटरी सामग्री के अवलोकन के लिए ग्राफीन तरल कोशिकाओं की तैयारी

In this work, we introduce the preparation of graphene liquid cells (GLCs), encapsulating both electrode materials and organic liquid electrolytes between ...