Баязитов А.М., Бачурин Д.В., Корзникова Е.А., Дмитриев С.В. «Моделирование сверхзвуковых N-краудионов в ГЦК металлах» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 17, № 2, с. 155-160 (2020)

Краудионы, то есть межузельные атомы, расположенные в плотноупакованных рядах, играют важную роль в релаксационных процессах, протекающих в металлах и сплавах при интенсивных внешних воздействиях, эффективно перенося массу и энергию. Необходимо изучение динамики краудионов в чистых металлах, а также анализ и сравнение полученных результатов для различных металлов. В недавних работах авторов понятие сверхзвукового краудиона было расширено до сверхзвукового N-краудиона, в котором не один, а N атомов движутся с высокой скоростью вдоль плотноупакованного ряда. Экспериментальное изучение межузельных атомов, перемещающихся по кристаллической решетке со сверхзвуковыми скоростями, наталкивается на серьезные технические трудности. Наиболее эффективным методом их изучения на сегодняшний день является метод молекулярной динамики. В этой связи, численное исследование способов инициации и динамики сверхзвуковых краудионов в металлах является актуальным. В настоящем исследовании методом молекулярной динамики изучено движение сверхзвуковых 1- и 2-краудионов в ГЦК металлах Ni, Al, Cu. Расчеты проводились с использованием пакета программ LAMMPS и хорошо апробированных многочастичных потенциалов. N-краудион возбуждался заданием одинаковой скорости N соседним атомам вдоль плотноупакованного ряда. Было обнаружено, что длина пробега 2-краудиона в чистых металлах может достигать значений, которые в 3 раза больше чем длина пробега 1-краудиона, имеющего ту же начальную скорость. Полученные результаты говорят о более высокой эффективности 2-краудионов в массопереносе в кристаллических структурах исследуемых металлов. В дальнейших работах предполагается изучить возможность запуска сверхзвуковых 2-краудионов путем бомбардировки поверхности кристалла биатомными молекулами.

Шепелев И.А., Семенов А.С., Дмитриев С.В., Корзникова Е.А. «Исследование ударных волн в графене методом молекулярной динамики» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 17, № 2, с. 188-194 (2020)

В настоящее время двумерные материалы и гетерострукруры на их основе являются крайне актуальным направлением изучения для мирового научного сообщества. Данный интерес во многом вызван их необычными физико-механическими свойствами, с которыми ассоциируются многочисленные возможности по применению таких материалов в самых рахнообразных областях науки и техники. Несмотря на то, что к настоящему моменту открыто уже более ста и предсказано более семисот новых двумерных материалов, графен остается самым популярынм объектом исследования в своем классе. При этом нужно отметить, что в настоящий момент наблюдается очевидный недостаток работ раскрывающий особенности поведения материала в экстремальных условиях. Пробел должен быть восполнен, так как известно, что высокоэнергетические воздействия зачастую иницируют механизмы деформации и эволюции структуры отличные от конвенциональных. Слоистые материалы, состоящие из слабо связанных жестких слоев, представляют интерес в современном материаловедении, поскольку они проявляют новые механизмы деформации при сжатии вдоль слоев. Высокая динамика скоростей деформирования таких материалов остается в основном неизученной, в то время как некоторые потенциальные области применения, такие как баллистическая защита или высокочастотное нагружение, диктуют необходимость таких исследований. Данная работа посвящена моделированию плоских ударных волн, распространяющихся в гексагональной решетке графена. Показано, что затухание ударной волны происходит быстрее для волн, движущихся вдоль направления кресло, по сравнению с направлением зигзаг. Эти результаты объясняются с учетом механизма диссипации энергии, основанного на анализе колебаний валентных углов и длин валентных связей, инициируемых ударной волной. В исследовании раскрываются механизмы переноса и диссипации энергии в слоистых материалах, подверженных высокоскоростному нагружению вдоль слоев.

Загвоздин И.Н., Копытов А.В., Поплавной А.С. «Анизотропия распространения упругих волн в орторомбических кристаллах MgSiN₂, MgGeN₂ и MgSnN₂» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 17, № 2, с. 263-268 (2020)

Путем численного решения уравнения Кристоффеля по значениям упругих постоянных исследована анизотропия распространения акустических волн в MgSiN₂, MgGeN₂ и MgSnN₂. Для случая продольных нормалей уравнение Кристоффеля может быть сведено к векторному уравнению, которое определяет конус продольных нормалей. Численное решение этого уравнения выявило по 7 продольных нормалей в каждом кристалле в неприводимой части зоны Бриллюэна. Проверка условий реализации акустических осей показала, что в MgSiN₂, MgGeN₂ и MgSnN₂ 4, 6 и 3 акустические оси соответственно. Условия распространения чистопоперечных волн в кристаллах орторомбической системы выполняются во всех координатных плоскостях. Кроме того, чисто поперечные волны могут распространяться вдоль направлений, лежащих на поверхности конуса 4-го порядка, уравнение которого записано в классической монографии Ф.И. Федорова. Для акустических осей, не являющихся продольными нормалями, имеет место внутренняя коническая рефракция, т.е. если волновая нормаль совпадает с акустической осью кристалла, то ей соответствует целый конус направлений вектора потока энергии, каждое из которых отвечает определенному вектору смещения квазипоперечной волны. Вычисленные характеристики конуса рефракции приведены в работе. По вычисленным значениям фазовой скорости в различных направлениях были построены поверхности рефракции (поверхность обратной фазовой скорости) и их сечения плоскостями симметрии. В работе показано, что с увеличением периода элементов Si, Ge, Sn наблюдается уменьшение деформации эллипсоидов, что указывает на уменьшение отклонения от изотропного случая.