مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر آسیب ساختاری بر روی خواص مکانیکی نانولوله کربن

نویسندگان
1 عضو هیات علمی تمام وقت استادیار دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
2 دانشگاه تهران
چکیده
هدف اصلی این تحقیق، بررسی تاثیرآسیب های ساختاری موجود در نانولوله کربنی بر روی خواص مکانیکی نانولوله‌کربن تک جداره می باشد. در فرآیند رشد نانولوله کربنی و همچنین به هنگام عملیات عامل دار کردن نانولوله کربنی، پیوندهای کربن-کربن در ساختار نانولوله کربن تخریب می شوند. برای بررسی تاثیر آسیب مذکور، سه پارامتر تعداد پیوند تخریب شده، توزیع و آرایش قرارگیری آنها در ساختار نانولوله کربنی به صورت تصادفی در نظر گرفته می شود. در این پژوهش مدل المان محدود نانولوله سالم، با استفاده از روش محیط پیوسته نانومقیاس ساخته شده، آسیب ساختاری به صورت کاملا تصادفی بر روی پیوندهای نانولوله اعمال می‌شود. دو نوع آسیب متداول موسوم به استون-والز و جای خالی مورد ارزیابی واقع گردیده، مقادیر مدول یانگ بدست آمده برای نانولوله آسیب دیده با نانولوله سالم مقایسه می گردد. نتایج نشان می دهدکه تاثیر آسیب استون-والز به مراتب کمتر از آسیب جای خالی می باشد. همچنین نتایج بدست آمده دلالت بر کاهش خطی مدول یانگ بر اثر افزایش میزان چگالی آسیب جای خالی دارد. روش ارائه شده در این پژوهش برخلاف مدل‌های ارائه شده توسط دیگران، هر سه متغیر، تعداد، آرایش و موقعیت قرارگیری آسیب را به صورت کاملاً تصادفی مدلسازی درنظر می گیرد و لذا رهیافت مورد نظر از یک الگوی کاملاً تصادفی پیروی می نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The effects of structural defects on the mechanical properties of CNT (Revised Version)

نویسندگان English

Roham Rafiee 1
Reza Pourazizi 2
1 Assistant Prof. Faculy of New Sciences & Technolgoies University of Tehran
چکیده English

The aim of this study is to investigate the influence of structural defects on the mechanical properties of single-walled carbon nanotubes. During the growth process and functionalization of carbon nanotubes (CNTs), the Carbon-Carbon bonds in their nano-structure are broken. To evaluate the influence of this defect on the Young’s modulus of CNT, the number of broken C-C bonds, distribution and their arrangements in the nano-structure of CNT are all treated as random parameters. In this study, the finite element model of the CNT is built using nanoscale continuum mechanics approach and then structural defects are applied randomly. The Young's modulus of two defect types, known as Stone - Wales and Vacancy are investigated. The results reveal that the influence of Stone – Wales defect on the Young’s modulus of CNT is much less than that of Vacancy one. Moreover, a linear decrease in Young's modulus with respect to the increase in defect density is observed. In contrast to the available researchers in open literature, three parameters consisting of the number, distribution and arrangement of defects are modeled on the basis of full stochastic simulation.

کلیدواژه‌ها English

Carbon nanotube؛Structural defect؛FEM؛young&rsquo
s modulus؛Stochastic analysis