Multiscale finite element modeling of graphyne-family reinforced polymer nanocomposites: A topology-controlled comparison
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This study presents a unified multiscale finite-element framework for the comparative evaluation of γ-graphyne-family-reinforced polymer nanocomposites. Four planar carbon nanofiller topologies—graphyne, graphdiyne, graphyne-3, and graphyne-4—are represented through an atomistically informed structural-mechanics formulation and embedded within a common three-dimensional representative volume element comprising a continuum polymer matrix and a discrete graded interfacial coupling region. Under identical modeling assumptions, the effective elastic response of the four nanocomposite systems is compared systematically. The results reveal a clear topology-dependent hierarchy in the predicted in-plane stiffness: graphyne provides the highest longitudinal, transverse, and shear reinforcement responses, followed by graphdiyne, graphyne-3, and graphyne-4. This monotonic reduction is consistent with the progressive elongation of the acetylenic linkages and the corresponding decrease in planar lattice compactness. The predicted in-plane elastic properties also increase approximately linearly with reinforcement volume fraction over the investigated range, while thickness-related and direction-labelled out-of-plane shear responses exhibit more component-specific trends. Overall, the results identify γ-graphyne-family topology as a primary structural variable governing the predicted in-plane elastic reinforcement efficiency within the adopted common modelling framework. By applying a single FE/RVE framework to all four reinforcement architectures, the study provides a controlled computational basis for topology-sensitive graphyne-family nanocomposite design
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Multiscale finite element modeling of graphyne-family reinforced polymer nanocomposites: A topology-controlled comparison
- Date Crossref
- 01/09/2026
- Éditeur
- Elsevier BV
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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National and Kapodistrian University of Athens Laboratory for Advanced Materials pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Peloponnese pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National Technical University of Athens pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Engineering Department of Mechanical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Mechanical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Laboratory for Advanced Materials — National and Kapodistrian University of Athens, University of Peloponnese et National Technical University of Athens, avec 2 autres affiliations.
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