Carbon fibers submitted to high temperatures (>2000 °C) experience a permanent increasein their thermal conductivity. This change has been attributed to a change in the molecularstructure due to graphitisation. Graphitisation occurs when amorphous carbons are exposed tohigh temperatures (> 1000°C) for a prolonged period of time and describes the process in whichcarbon atoms are rearranged from their amorphous form into structured hexagonal ringed latticesheets. To characterise the extent of this process, one needs to determine certain ring statisticswhich provide information on the bonding structure. In this work, we develop and verify a ringstatistics tool that can be used to analyze the resulting structure of atomistic simulations, and useit in a novel approach to characterise the extent of graphitisation in Molecular Dynamics (MD)simulations of carbon. Different ring definitions, such as Franzblau, Leroux, Hybrid and King arecompared to determine the most appropriate definition for the investigation of carbon structures.A new ring definition, Hybrid, is introduced as an extension of Leroux’s definition, exploiting theefficiency of Leroux’s definition while making the definition more appropriate for carbon systemsby removing shortcuts of length 1. It was found that Franzblau rings most accurately capturecarbon structures, and are most optimal for the investigation of amorphous and graphitisedcarbons. We then apply this tool to two MD simulations of amorphous carbons undergoing anannealing process at 4000K for 300 ps to characterise the extent of graphitisation. We found aprevalence of ∼0.1 hexagonal rings per atom in amorphous carbons prior to annealing, comparedto ∼0.33 hexagonal rings per atom in graphitised carbon after annealing. The likelihood of a ringbeing hexagonal in amorphous carbon was ∼30%, as opposed to ∼75% in graphitised samples.Calculating the ratio in the number of hexagonal rings per atom to the number of hexagonalrings per atom in a fully graphitised system, the extent of graphitisation can be quantified. Sincethis value is normalized by the number of atoms in the simulation this method can be appliedto any domain size. This successful application of the ring statistics tool opens the door toapply it to more realistic and complex systems. The tool has already been expanded to considermulti-component systems and molecule identification. Hence, the tool could already be appliedto more complex cases, such as doped or contaminated systems, investigating the effects on bondstructure. In its current state, the tool could also be used to investigate how the extent andrate of graphitisation changes at different depths in a system. Potentially characterising therate at which graphitisation penetrates a system under various conditions. The tool also hasthe potential to be expanded to consider localisation and identification of defects, bond angles,bond creation and destruction and the structural classification and identification of systems.Combining this tool with MDSuite, a software in development by the Institute for ComputationalPhysics (ICP) at the University of Stuttgart with the collaboration of the von Karman Institutefor Fluid Dynamics (VKI) to analyse MD trajectories, could offer a package that can providedeep system information for minimal cost.

Kolfibrer som utsätts för höga temperaturer (>2000 °C) upplever en permanent ökning. isin värmeledningsförmåga. Denna förändring har tillskrivits en förändring av den molekylärastruktur på grund av grafitisering. Grafitisering sker när amorft kol utsätts för höga temperaturer(> 1000 °C) under en längre tid och beskriver den process där amorma fibrer utsätts för högatemperaturer (> 1000 °C) under en längre tid. kolatomer omorganiseras från sin amorfa formtill ett strukturerat hexagonalt ringgitter. ark. För att karakterisera omfattningen av dennaprocess måste man bestämma viss ringstatistik. som ger information om bindningsstrukturen.I detta arbete utvecklar och verifierar vi en ringstatistik. statistikverktyg som kan användasför att analysera den resulterande strukturen från atomistiska simuleringar, och använder Vianvänder det i ett nytt tillvägagångssätt för att karakterisera omfattningen av grafitisering iMolecular Dynamics (MD). simuleringar av kol. Olika ringdefinitioner, såsom Franzblau, Leroux,Hybrid och King är jämförs för att fastställa den lämpligaste definitionen för undersökning avkolstrukturer. En ny ringdefinition, Hybrid, introduceras som en utvidgning av Leroux definition,som utnyttjar den effektivitet i Leroux definition samtidigt som definitionen blir mer lämplig förkolsystem. genom att ta bort genvägar av längd 1. Det har visat sig att Franzblau-ringar mestexakt fångar kolstrukturer och är mest optimala för undersökning av amorfa och grafitiseradekol. Vi tillämpar sedan detta verktyg på två MD-simuleringar av amorft kol som genomgår englödgningsprocess vid 4000 K under 300 ps för att karakterisera graden av grafitisering. Vifann en förekomst av ∼0,1 hexagonala ringar per atom i amorft kol före glödgning, jämförtmed ∼0,1 hexagonala ringar per atom med ∼0,33 hexagonala ringar per atom i grafitiseratkol efter glödgning. Sannolikheten för en ring vara hexagonal i amorft kol var ∼30%, jämförtmed ∼75% i grafitiserade prover. Genom att beräkna förhållandet mellan antalet hexagonalaringar per atom och antalet hexagonala ringar per atom. ringar per atom i ett fullt grafittiseratsystem, kan graden av grafittisering kvantifieras. Eftersom detta värde normaliseras med antaletatomer i simuleringen kan denna metod tillämpas. på alla domänstorlekar. Denna framgångsrikatillämpning av ringstatistikverktyget öppnar dörren till tillämpa det på mer realistiska ochkomplexa system. Verktyget har redan utvidgats för att beakta multikomponentsystem ochidentifiering av molekyler. Verktyget kan därför redan tillämpas. mer komplexa fall, t.ex. dopadeeller kontaminerade system, där man undersöker effekterna på bindningar, och struktur. I sittnuvarande skick skulle verktyget också kunna användas för att undersöka hur omfattningen ochgrafiteringens hastighet förändras på olika djup i ett system. Potentiellt kan man karaktäriserahur snabbt grafitisering tränger in i ett system under olika förhållanden. Verktyget har ocksåföljande egenskaper potential att utvidgas för att beakta lokalisering och identifiering av defekter,bindningsvinklar, skapande och förstörelse av bindningar samt strukturell klassificering ochidentifiering av system. Genom att kombinera detta verktyg med MDSuite, en programvarasom håller på att utvecklas av Institute for Computational Physics (ICP) vid universitetet iStuttgart i samarbete med von Karman Institute for Fluid Dynamics (VKI) för att analyseraMD-banor, skulle kunna erbjuda ett paket som kan ge djupgående systeminformation till enminimal kostnad.