Kompozity představují jednu z široce využívaných možností ke zlepšení mechanických vlastností materiálů, jako jsou např. jejich moduly pružnosti, pevnost a lomová houževnatost. V nedávné době začala být nanovlákna využívána jako výztuž kompozitních materiálů. Cílem navrhovaného výzkumu je porozumět vlastnostem vláknových nanokompozitů na atomární úrovni. K tomu bude využito prvoprincipálních metod vycházejících z elektronové struktury krystalů. Ab initio výpočty modulů pružnosti a teoretické pevnosti kompozitů s kovovou matricí a nanovláknovou výztuží budou provedeny s využitím pseudopotenciálového výpočetního kódu. Získané výsledky budou použity k ověření platnosti makroskopických empirických vztahů pro kompozity (směšovací pravidla) na nanoúrovni. Pochopení vzájemné interakce vláken a matrice pomůže navrhovat nové nanovláknové kompozity s lepšími užitnými vlastnostmi.

Popis anglicky
Composites represent one of widely used successful ways to improve mechanical properties of materials, in particular their elastic moduli, strength and fracture toughness. Recently, nano-fibers started to be used as reinforcement in composite materials. The aim of the proposed research is to understand the fiber composites properties at the atomistic level. First principles methods (based on electronic structure of crystals) will be employed for this purpose. Ab initio calculations of elastic moduli andtheoretical strength of composite lamina having continuous nano-fiber reinforcements will be performed using pseudo-potential plane-wave code. Obtained results will be used to verify validity of macro-scale empirical relations for composites (rules of mixtures) on the nano-scale level. Understanding the mutual interactions of fibers and the matrix can help to design new nano-fiber composites with better parameters.

Klíčová slova
nanovlákna, nanokompozity, kovová matrice, výpočty ab initio

Klíčová slova anglicky
nano-fibres; fibre composites; metallic matrix; ab initio calculations