خبر نانولوله‌های كربنی در نانوسازه‌های هوشمند

[mim-shimi 25,686]

دو شنبه 14 تیر 1389

نانولوله‌های كربنی در نانوسازه‌های هوشمند

 

محققان پژوهشكده‌ی علوم و فناوری نانوی دانشگاه كاشان، با انجام پژوهش‌های جدیدی در زمینه‌ی نانولوله‌های كربنی، كاربرد آنها را در نانوسازه‌های هوشمند عملی‌تر كردند.

در سال‌های اخیر، ارتعاشات عرضی نانولوله‌های كربنی كه كاربرد آنها را تا سطح بالایی افزایش می‌دهد، با استفاده از شبیه‌سازی تیر اویلر- برنولی و تیر تیمو شینكو مورد مطالعه قرار گرفته‌است ولی در هیچ‌یك، شكل هندسی پوسته استوانه‌ای برای نانولوله‌های كربنی لحاظ نشده‌است.

دكتر علی قربان‌پور آرانی، عضو هیئت علمی دانشگاه كاشان، به همین منظور در شبیه‌سازی نانولوله‌های كربنی، شكل هندسی پوسته استوانه‌ای برای نانولوله‌های كربنی را لحاظ كرده‌است.

از نتایج این پژوهش، می‌توان در ساخت نانومته‌ها، نانوحسگرها، نانورزوناتورها و نانوسازه‌های هوشمند استفاده نمود.

دكتر قربان‌پور در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو گفت: «در این تحقیق، اثر مقیاس نانو روی ارتعاشات آزاد با استفاده از تئوری‌های تیر اویلر- برنولی، تیر تیموشنكو و پوسته‌ی استوانه‌ای دانل بررسی شده‌است. بنابراین تمام مدل‌ها برای شبیه‌سازی نانولوله‌های كربنی و استفاده از تئوری‌های مكانیك محیط‌های پیوسته در تحلیل، در نظر گرفته شده‌است».

او ادامه داد: «ابتدا با جمع‌آوری مراجع و مطالعه آنها و معادلات حركت برای تئوری‌های تیر اویلر- برنولی، تیر تیموشنكو و پوسته‌ی استوانه‌ای دانل را به‌دست آوردیم. سپس با در نظر گرفتن اثرات مقیاس نانو، نیروی واندروالس بین نانولوله‌ی داخلی و خارجی در معادلات حركت برای نانولوله‌ی كربنی دو جداره و مودهای كمانش با توجه به شرایط مرزی تكیه‌گاه ساده به‌صورت توابع سینوسی، معادلات حركت را حل نموده و آنگاه فركانس‌های طبیعی را به‌دست آوردیم. در ادامه هم به مقایسه‌ی تئوری‌های تیر اویلر- برنولی و تیر تیموشنكو و پوسته‌ی استوانه‌ای دانل پرداختیم».

نتایج این پژوهش نشان می‌دهد كه تئوری تیر تیموشنكو برخلاف تئوری تیر اویلر برنولی اثرات تغییر شكل برشی و ممان اینرسی چرخشی را در نظر گرفته‌است. این اثرات برای نانولوله‌های كربنی با عدد موج طولی بزرگ اهمیت بیشتری دارد.

از سویی دیگر، اثر مقیاس نانو روی تئوری‌های فوق در نظر گرفته شده‌است و نتایج آن نشان می‌دهد كه فركانس طبیعی نانولوله‌ی كربنی تك جداره با افزایش عدد موج طولی افزایش می‌یابد. پیش‌بینی تئوری غیرمحلی برای فركانس‌های طبیعی نیز كمتر از تئوری كلاسیك (محلی) است. همچنین نتایج حاكی از آن است كه با افزایش نسبت طول به قطر، فركانس‌های طبیعی كاهش می‌یابد.

جزئیات این پژوهش -كه با همكاری دكتر مهدی محمدی‌مهر، دكتر علی عارف‌منش، دكتر عباس لقمان، محمد شریف زارعی، محمد هاشمیان آدریانی، سعید امیر در گروه مهندسی مكانیك دانشگاه كاشان انجام شده،- در مجله‌ی Part C J. Mechanical Engineering Science: (جلد 224، صفحات756- 745، سال 2010) منتشر شده‌است.

 

 

منبع: ستاد نانو