مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

هدایت حرارتی نانو نوار گرافن متخلخل استفاده‌شده در عملیات آشکارسازی جرم

نویسندگان
1 استادیار، گروه فناوری نانو، دانشکده فناوریهای نوین، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فناوریهای نوین دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
در این مقاله، بازدهی هدایت حرارتی نانونوار گرافنی دارای نقص در برابر حضور نانوذرات افزوده در عملیات آشکارسازی جرم های کوچک با استفاده از دینامیک مولکولی غیرتعادلی معکوس مورد مطالعه قرار گرفته است. مدیریت هدایت حرارتی این ساختار به دلیل تلفات القایی در هدایت الکتریکی بسیار موردبحث بوده و هر راهی که بتواند هدایت حرارتی گرافن را تحت مدیریت قرار دهد بسیار کارآمد خواهد بود. در این مقاله دیده شده که حین انجام عملیات آشکارسازی، در اثر ایجاد تخلخلهایی در سطح نانونوار و یا افزوده شدن نانوذرات خارجی، خواص حرارتی گرافن تغییر قابل توجهی می‌نماید که این مساله باید در کالیبراسیون سنسورهای جرمی بر مبنای گرافن مدنظر قرار گیرد. بطور خلاصه، شبیه‌سازی‌ها نشان داده که ضریب هدایت حرارتی گرافن با افزایش حضور نانو ذرات آهن کاهش می‌یابد. در لبه‌های نوار گرافنی مقدار ضریب هدایت حرارتی از بقیه‌ی نقاط بیشتر است که نشان می‌دهد مکان جای خالی و نانوذره بر ضریب هدایت حرارتی اثرگذار است. به‌عنوان نتیجه‌ای جالب‌توجه، مقدار ضریب هدایت حرارتی حالت جای خالی بیشتر از حالت نانوذره همراه با جای خالی بوده و افزایش قطر حفره، اثر مستقیم بر کاهش مقدار ضریب هدایت حرارتی داشته به‌طوری‌که با افزایش قطر حفره از 0.5 نانومتر به 4.4 نانومتر در یک نوار گرافن با عرض 5 نانومتر، مقدار ضریب هدایت حرارتی از 67 W/mk به 1.43 W/mk می‌رسد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Thermal Conductivity of Porous Graphene Nanoribbon Implemented in Mass Detection Operations

نویسندگان English

Sadegh Sadeghzadeh 1
Navid Rezapour 2
1 Assistant Professor, Nanotechnology Department, School of New Technologies, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this paper, efficiency of defected graphene nano ribbon incorporating with additional nanoparticles on mass detection operations is studied via the Reverse Non Equilibrium Molecular Dynamics (RNEMD) method. Thermal conductivity management of this structure is challenging because of imposed losses in electrical conductivity and any procedure could manage the thermal conductivity of graphene will be useful. In this paper it is observed that on the mass detection operation, due to the porosity generation in the nano ribbon surface or even creation of external nanoparticles, thermal properties of graphene change considerably. This should be noted in calibration of graphene based mass sensors. In summary, results show that the graphene’s thermal conductivity would reduce by increasing the concentration of nanoparticles and thermal conductivity of graphene is higher when porosities and impurities are at the edges. This indicates that the location of vacancies and nanoparticles influences the thermal conductivity. For a better thermal management with the help of nanoparticles, wither respect to the porosities, addition of nanoparticles decrease the thermal conductivity more and more. By increasing the cavity’s diameter from 0.5nm to 4.4nm in a specific single layer graphene, thermal conductivity was reduced from 67 W/mk to 1.43 W/mk.

کلیدواژه‌ها English

Graphene
Thermal conductivity coefficient
molecular dynamics
defect
metallic nanoparticles additives