Efectos de tamaño y de la absorción de hidrógeno en las propiedades mecánicas de nanoestructuras de Paladio: estudio basado en simulaciones atomísticas

E. CRESPO; M. RUDA; M.L. ALÍ; S. RAMOS ; E. BRINGA

Tucumán

Congreso; 101° Reunión Nacional de Física de la Asociación Física Argentina (AFA); 2016

Universidad Nacional de Tucumán

Las membranas de Pd tienen múltiples aplicaciones, sobre todo en sistemas de detección y separación o purificación de hidrógeno. Estas membranas generalmente están depositadas sobre sustratos de distinta composición, que influyen no solamente en las propiedades de absorción-desorción, sino también en las propiedades mecánicas de las membranas. Los efectos de tamaño producidos al reducir a escala nanométrica la dimensión de los sistemas físicos inducen cambios importantes en sus propiedades, tanto en sus aspectos fundamentales como en relación al diseño de los dispositivos en los que se utilizan. Las simulaciones computacionales pueden hacer un aporte significativo al estudio de esas propiedades, y en este trabajo utilizamos esta metodología para evaluar cómo se modifican las propiedades mecánicas de membranas policristalinas al variar dos de sus dimensiones relevantes: su espesor y su tamaño de grano, y en presencia de pequeñas concentraciones de H absorbido. Generamos muestras nanopolicristalinas a través del método de teselación de Voronoi, considerando granos de diámetro promedio D de 7 nm orientados al azar. A partir de estas muestras bulk, generamos las correspondientes nanomembranas considerando espesores de 7 nm y 10 nm. El proceso de absorción de hidrógeno se modela incorporando H en sitios al azar, a partir del hecho observado de que para bajas concentraciones los H segregan hacia los bordes de grano. Tanto las muestras bulk como las membranas policristalinas, con y sin hidrógeno, fueron sujetas a ensayos de tracción y compresión uniaxial empleando la técnica de dinámica molecular y utilizando potenciales de átomo embebido (EAM) para modelar la interacción entre los átomos. Resultados previos indican que la presencia de hidrógeno disminuye el módulo el elástico y la tensión de fluencia del Pd de nanomembranas. En este trabajo profundizamos este estudio analizando las curvas tensión/deformación en ambos casos, muestras bulk y nanomembranas, a los efectos de evaluar los cambios producidos en el módulo elástico y la tensión de fluencia del Pd, al variar el tamaño de grano, el espesor, y por la presencia de H.