شماره ركورد
13910
شماره راهنما(اين فيلد مربوط به كارشناس ميباشد لطفا آن را خالي بگذاريد)
13910
پديد آورنده
رضا ناظمنژاد
عنوان
تحليل ارتعاشات آزاد نانوريبونها و گرافنهاي چندلايه با در نظر گرفتن اثر برش بين لايهها با استفاده از تئوري الاستيسيته غيرمحلي و شبيهسازي ديناميك مولكولي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مكانيك - طراحي كاربردي
سال تحصيل
بهمن ماه 1393
تاريخ دفاع
بهمن ماه 1393
استاد راهنما
پروفسور شاهرخ حسيني هاشمي
چكيده
چكيده
نانوريبونها و گرافنها بدليل دارا بودن خواص منحصر بفرد شيميايي، مكانيكي، الكتريكي و حرارتي، بطور گسترده در سازههاي نانومقياس مورد استفاده قرار ميگيرند. نانوريبونها در واقع همان گرافنها ميباشند كه بدليل باريك بودنشان، بر اساس تئوريهاي تيرها مدل ميشوند و گرافنها بدليل داشتن ابعادي نزديكبه صفحه، عموما بر اساس تئوري صفحات مدل ميشوند.نانوريبونها و گرافنها بصورت تك لايه و چند لايه سنتز ميشوند. در نانوريبونها و گرافنهاي چندلايه، بين لايههاي آنها پيوندهاي واندروالسي وجود دارد كه هر چند اين پيوندها در مقايسه با پيوندهاي درون صفحهاي (پيوندهاي كووالانسي) بسيار ضعيف ميباشنداما حضور همين پيوندهاي واندروالسي ضعيف سبب تغيير خواص نانوريبونها و گرافنهاي چند لايه در مقايسه با حالت تك لايه ميشود. متناسب با حركت نسبي لايهها بر روي يكديگر، پيوندهاي واندروالسي ميتوانند اثرات كششي، فشاري يا برشي داشته باشند. اثرات كششي و فشاري پيوندهاي واندروالسي بر روي رفتار مكانيكي، الكتريكي و شيميايي نانوريبونها و گرافنها در مراجع متعددي گزارش شده است. اما منابع انگشت شماري يافت ميشود كه به بررسي اثرات برشي پيوندهاي واندروالسي پرداخته باشد. در اين پژوهش، به منظور بررسي جامع اثر برش بين لايهها بر روي ارتعاشات آزادنانوريبونها و گرافنهاي چند لايه، از تئوريهاي ساندويچ و الاستيسيته غيرمحلي، و شبيهسازي ديناميك مولكولي استفاده شده است. به دليل شباهت نانوريبون و گرافن چند لايه به سازههاي ساندويچي، ابتدا ارتعاشات آزادآنها توسط روابط سازههاي ساندويچي بررسي شده و فركانسهاي طبيعي آنها استخراج شده است. يك قدم اساسي در تحليل ارتعاشات آزاد نانوريبونها و گرافنهاي چند لايه توسط تئوري ساندويچ، تعيين ضخامت معادل براي لايهها و فاصله بين آنها ميباشد تا از اين طريق نتايج بسيار قابل قبولي متناسب با نتايج حاصل از شبيهسازي ديناميك مولكولي بدست آيد. در گام بعدي، از تئوري الاستيسيته غيرمحلي استفاده شده است تا بتوان براساس معادلات استخراج شده توسط روابط حاكم بر سازههاي ساندويچي، پارامتر غيرمحلي متناسب با تعداد لايههاي گرافن را گزارش نمود. در نهايت به منظور بررسي صحت نتايج روشهاي بيان شده، از شبيهسازي ديناميك مولكولي كه توسط نرمافزار لمپس انجام شده، استفاده شده است. قابل ذكر است كه نانوريبونها و گرافنهاي چندلايه مورد بررسي، با شرايط مرزي يكسر گيردار در نظر گرفته شدهاند چرا كه نانوريبونها و گرافنها با اين نوع شرايط مرزي، كاربردهاي فراواني مانند سوئيچها و عملگرها در تجهيزات نانومقياس مانند شتابسنجها دارند.
واژههاي كليدي:نانوريبون و گرافن چندلايه، مدل ساندويچ، شبيهسازي ديناميك مولكولي، تئوري الاستيسيته غيرمحلي، اثر برش بين لايهها.