معین طاهری،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
نیرو و زمان بحرانی دو پارامتر خروجی مهم در نانومنیپولیشن ذرات مختلف هستند. پارامترهای ورودی مختلفی بر نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن اثرگذار بوده که پارامترهای ابعادی و سرعت را می‌توان مهم‌ترین آنها دانست. برای محاسبه دقیق نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن نیاز به تحلیل دقیق میزان اثرگذاری پارامترهای مختلف ورودی است. یکی از روش‌های نوین در تحلیل حساسیت اثرگذاری پارامترهای ورودی بر مسایل، روش‌های تحلیل حساسیت آماری هستند که یکی از دقیق‌ترین این روش‌ها، روش سوبل است. پیش از این تحقیقاتی در رابطه با اثرگذاری پارامترهای مختلف بر منیپولیشن دوبعدی صورت پذیرفته است. در این مقاله برای نخستین بار با استفاده از روش تحلیل حساسیت آماری سوبل اثر پارامترهای ابعادی مختلف شامل ۹ پارامتر طول تیرک، عرض تیرک، ضخامت تیرک، ارتفاع سوزن، سرعت در راستای محورهای x و y، شعاع ذره، شعاع نوک سوزن و طول ذره بر ۸ پارامتر خروجی شامل نیروی بحرانی لغزش در راستای محور x، غلتش حول محور x، لغزش در راستای محور y، غلتش حول محور y و زمان بحرانی لغزش در راستای محور x، غلتش حول محور x، لغزش در راستای محور y و غلتش حول محور y در منیپولیشن سه‌بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج کلی به‌دست‌آمده بیانگر این است که پارامترهای ضخامت تیرک و طول تیرک اثرگذارترین پارامترها بر نیروهای بحرانی و پارامترهای ارتفاع سوزن و ضخامت تیرک اثرگذارترین پارامترها بر زمان‌های بحرانی هستند.
حبیب رمضان‌نژاد آزاربنی، حماد کشاورزپور،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله براساس مدل غیرخطی و غیرموضعی تیر اویلر برنولی به تحلیل اثر الاستیسیته سطح و میدان مغناطیسی بر پاسخ فرکانسی رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک نانولوله کربنی تک‌لایه روی بستر ویسکوالاستیک تحت اعمال بارهای محوری مغناطیسی و دمایی و بار عرضی هارمونیک پرداخته شد. معادلات دیفرانسیل جزیی حاکم بر رفتار سیستم با استفاده از روش گالرکین به‌همراه تابع شکل مثلثاتی به معادله دیفرانسیل معمولی تقلیل یافته و با به‌کارگیری روش مقیاس زمانی چندگانه روابطی تحلیلی برای پاسخ فرکانسی نانولوله کربنی در دو حالت رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک استخراج شده است. اثرات الاستیسیته سطح، تغییرات دما، میدان مغناطیسی و نسبت طول به قطر خارجی نانولوله کربنی بر پاسخ فرکانسی رزونانس اولیه و سوپرهارمونیک مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل منحنی‌های پاسخ فرکانسی نشان میدهد که درنظرگرفتن اثر غیرخطی با توجه به مقادیر پارامترهای هندسی و مکانیکی مورد بررسی در این مقاله موجب بروز پدیده نامطلوب پرش به‌همراه ناحیه ناپایدار میشود. علاوه بر این الاستیسیته سطح، میدان مغناطیسی، کاهش تغییرات دما و افزایش نسبت طول به قطر خارجی اثری مثبت در کاهش شدت پدیده پرش و افزایش سطح پایداری سیستم دارند.
بهاره زارعی، سید حسن بطحائی، معین طاهری، مریم مومنی،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
نانوفناوری با اشیا و مواد در اندازه نانومتر سروکار دارد و در زمینه مواد، ابزارها و سامانه‌ها گسترش می‌یابد. امروزه دانش بشری در زمینه نانو مسیر تجاری‌شدن را برای ارایه خدمات بیشتر طی میکند. موجودات زنده از سلول‌هایی با اندازه‌های ۱۰میکرومتر ساخته شده‌اند. برخی از کاربردهای نانوذرات در زیست‌شناسی و پزشکی مانند تحویل دارو و ژن، مهندسی بافت و تخریب تومور به‌وسیله گرما است. این فرآیندها که به‌وسیله منیپولیشن نانوذرات صورت گرفته به‌صورت کلی دارای دو فاز است که در فاز اول مقادیر نیرو و زمان بحرانی برحسب پارامترهای ابعادی و محیطی به دست آمده است. اکنون در فاز دوم نانومنیپولیشن ذرات سعی بر آن است تا جابه‌جایی و سرعت ذرات حین فرآیند منیپولیشن به دست آورده شود. همچنین در این مقاله برای اولین بار جابه‌جایی و سرعت ذرات در فاز دوم در فضای دوبعدی با استفاده از سه مدل مهم اصطکاکی کولمب، اِچ‌کا و لاگره مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. نتایج به‌دست‌آمده از این مقاله نشان میدهد که بیشترین جابه‌جایی و سرعت براساس مدل اصطکاکی لاگره و کمترین میزان براساس مدل اصطکاکی کولمب است. همچنین با افزایش شعاع ذره، جابه‌جایی و سرعت آن نیز کاهش یافته که این اثر حتی بدون درنظرگرفتن عامل اصطکاک ایجاد شده است. همچنین در بررسی دقت و صحت مدل‌های اصطکاکی، مدل کولمب کمترین و لاگره بیشترین میزان دقت و صحت را داشته و مدل اِچ‌کا بین این دو قرارگرفته است.
سیدمصطفی زارعی، مصطفی جمشیدیان، شاهرخ سپهری‌رهنما، سعید ضیایی راد،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
آکوستوفلویدیک، به‌معنی مطالعه آکوستیک در سیستم‌های میکروفلویدیک، بستر تجزیه و تحلیل بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی از جمله جداسازی ذرات، دسته‌بندی ذرات، تمیزکاری و اختلاط سیستم‌های چندفازی است. در پژوهش حاضر، یک مدل سه‌بُعدی اجزای محدود برای شبیه‌سازی حرکت ذرات تحت اثر نیروی تابشی آکوستیکی در میکروکانال‌های آکوستیکی توسعه داده شده و اندرکنش یک ذره معلق با موج رخداد در میکروکانال بررسی شده است. با استفاده از روش اجزای محدود ابتدا میدان‌های مرتبه اول ناشی از اعمال موج ایستا محاسبه شده و سپس نیروی تابشی آکوستیکی توسط معادلات اغتشاشی مرتبه دوم به‌صورت مستقیم محاسبه شده است. نتایج شبیه‌سازی برای نیروی تابشی آکوستیکی ابتدا در مقایسه با حل تحلیلی در محدوده ریلی صحتسنجی شده و سپس برای خارج از این محدوده که حل تحلیلی صریحی برای آن موجود نیست بررسی شده است. علاوه بر این، حرکت شبه‌استاتیکی ذره تحت اثر موج آکوستیکی اعمالی در میکروکانال شبیه‌سازی شده است. برای شبیه‌سازی حرکت ذره، تنش آکوستیکی روی سطح ذره محاسبه شده و به‌عنوان ورودی به معادلات جریان آرام منتقل میشود. سپس نیروی درگ براساس تنش برشی ناشی از جریان حول ذره برآورد شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان میدهند که سرعت ذره به موقعیت آن نسبت به گره موج در مرکز میکروکانال بستگی دارد. با نزدیک‌شدن ذره به مرکز میکروکانال سرعت آن کاهش یافته تا جایی که در مرکز میکروکانال متوقف میشود.
نیما شیخی‌زاد، محمد کلته،
دوره ۱۹، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۷ )
چکیده
در مطالعه حاضر، میدان جریان الکترواسموزی و فشاری نانوسیال در پتانسیل سطح همگن در میکروکانال با اعمال معادله پواسون- بولتزمن و فرض جریان دوبُعدی، آرام، تراکم‌ناپذیر و پایا بررسی شده است. توزیع نانوذرات در سیال پایه به‌شکل همگن در نظر گرفته شده و در نتیجه جریان نانوسیال به‌شکل تک‌فاز است. در این مدل‌سازی نانوسیال از مدل پاتل استفاده شده که در آن وابستگی ضریب هدایت حرارتی به دما لحاظ شده است. به‌منظور تایید صحت حل عددی، نتایج حاصل با حل تحلیلی موجود برای هر بخش مقایسه شده و مطابقت خوبی به دست آمده است. سپس در ادامه، تاثیر پارامترهایی از قبیل درصد مولار یون، کسر حجمی و قطر نانوذرات روی جریان سیال و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با ثابت‌نگه‌داشتن میدان الکتریکی و افزایش گرادیان فشار، عدد ناسلت موضعی کاهش و با ثابت‌نگه‌داشتن گرادیان فشار و افزایش میدان الکتریکی، عدد ناسلت افزایش می‌یابد. عدد ناسلت متوسط برای قطر نانوذرات ۱۰۰، ۱۱۰ و ۱۲۰نانومتر به‌ترتیب ۴۵، ۳۵ و ۲۵% افزایش پیدا میکند. زمانی که ۰/۰۵=r باشد، با افزایش غلظت یون از ۴-۱۰ تا ۲-۱۰ عدد ناسلت متوسط به اندازه ۱۰% افزایش می‌یابد. همچنین می‌توان با انتخاب زاویه فاز مناسب برای محرک‌های متناوب الکتریکی و فشاری، میزان و جهت سرعت و شکل تقعر پروفیل سرعت را کنترل نمود.
سیدعلیرضا اشرف‌نیا، مصطفی جمشیدیان،
دوره ۱۹، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۸ )
چکیده
ویژگی‌های منحصربه‌فرد نانوساختارها عمدتاً ناشی از نسبت سطح به حجم بالای آنها است. یکی از مهم‌ترین کمیت‌ها برای بررسی ویژگی‌های سطحی مواد، انرژی سطح آنها است. از این رو، محاسبه انرژی سطح برای درک صحیح رفتار و ویژگی‌های مواد نانوساختار امری ضروری است. پژوهش حاضر به بررسی انرژی سطح وابسته به اندازه نانوذرات و نانوحفرات کریستالی فلزات آلومینیوم، نقره، مس و آهن می‌پردازد. بدین منظور برای هر فلز، نانوذرات و نانوحفرات کروی با شعاع‌های مختلف به روش دینامیک مولکولی شبیه‌سازی شده و انرژی سطح آنها به دست آمده است. نتایج شبیه‌سازی نشان میدهد که برای نانوذرات و نانوحفرات با شعاع‌های به اندازه کافی کوچک در محدوده چندنانومتر، انرژی سطح به اندازه نانوساختار وابسته است. برای نانوذرات کروی، انرژی سطح با افزایش شعاع نانوذره افزایش می‌یابد، در حالی که برای نانوحفرات کروی با افزایش شعاع حفره، انرژی سطح کاهش پیدا میکند. همچنین، تغییرات انرژی سطح بر حسب اندازه برای نانوحفرات، شدیدتر از نانوذرات است. انرژی سطح نانوذرات و نانوحفرات با افزایش شعاع به یک مقدار حدی نزدیک میشود که این مقدار حدی، انرژی سطح تخت کریستالی یا انرژی سطح گیبس با جهت‌گیری کریستالی دارای بیشترین انرژی سطح است.
میلاد ارواحی، قاسم مسعودی، علی اصغر محمدی،
دوره ۱۹، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۸ )
چکیده
تراشه‌های میکروسیالی در دو دهه اخیر به‌دلیل مزایای فراوانی که دارند پیشرفت چشمگیری در زمینه آنالیز پدیده‌های بین سطحی داشته‌اند. برای آنالیز پدیده‌های بین سطحی از جریان قطره در میکروکانال‌ها می‌توان استفاده کرد. در این پژوهش با استفاده از فناوری میکروسیالی، کشش بین سطحی آب- نرمال هگزان در حضور مواد فعال سطحی اندازه‌گیری شده است. برای این منظور، یک تراشه میکروسیالی شیشه‌ای برای تشکیل قطرات هگزان در آب ساخته شد. وابستگی اندازه قطرات به غلظت مواد فعال سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. با موازنه نیروهای ویسکوز و بین سطحی در دبی‌های پایین فاز پراکنده در تراشه میکروسیالی یک معادله به‌دست می‌آید که از آن برای اندازه‌گیری کشش بین سطحی می‌توان استفاده کرد. با استانداردسازی تراشه میکروسیالی به کمک سیستمی که کشش بین سطحی آن معلوم است (که در اینجا نرمال هگزان و محلول توئین ۲۰ در آب مقطر است)، می‌توان برای سایر سیستم‌ها که توانایی تشکیل قطره در میکروکانال را دارند، کشش بین سطحی را با اندازه‌گیری اندازه قطرات تولیدشده اندازه گرفت. در این پژوهش برای غلظت‌های مختلف دو ماده فعال سطحی SDS و CTAB آزمایش تشکیل قطره در تراشه میکروسیالی انجام شده است و نتایج اندازه‌گیری کشش بین سطحی آنها گزارش شده است. نتایج به‌دست‌آمده از روش میکروسیالی با روش حلقه مقایسه شده و مقدار خطای آن کمتر از ۱۰% بوده است.
مهدی مولویان‌جزی، مصطفی غیور، سعید ضیایی‌راد، احسان معانی،
دوره ۱۹، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۸ )
چکیده
اساس کار میکروسکوپ نیروی اتمی، استفاده از تغییر شکل استاتیک یا پاسخ دینامیک تیر مرتعش برای تعیین توپوگرافی سطح در مقیاس نانو است. بنابراین پیش‌بینی صحیح رفتار دینامیک سیستم برای طراحی مناسب و عملکرد دقیق آن ضروری است. بنابر نتایج مطالعات تجربی با کاهش ابعاد یک سازه در مقیاس میکرو و نانو بر خلاف پیش‌بینی تئوری‌های کلاسیک، سختی بی‌بُعد آن تغییر میکند. این تغییر که میتواند به‌صورت سخت‌شوندگی یا نرم‌شوندگی باشد، منجر به ارایه روش‌های مدل‌سازی غیر‌کلاسیک وابسته به اندازه شده است. در این مقاله با استفاده از تئوری تنش کوپل بهبودداده‌شده تاثیر اندازه بر رفتار دینامیک سیستم، بررسیشده و نتایج با پیش‌بینی‌های تئوری کلاسیک مقایسه شده است. به این منظور معادلات حاکم بر میکروتیر نیروی اتمی که در معرض نیروهای غیرخطی بین مولکولی و هیدرودینامیک ناشی از سیال قرار دارد، استخراج شده است. با به‌کارگیری روش گالرکین، معادلات دیفرانسیل پاره‌ای حاکم به معادلات معمولی تبدیل و مدل گسسته سیستم استخراج شده است. نشان داده شده است که با درنظرگرفتن اثر اندازه، سختی بی‌بُعد و دامنه کاری پیش‌بینی‌شده میکروسکوپ در مود غیرتماسی افزایش می‌یابد. همچنین پارامترهای طراحی نظیر دامنه و فرکانس ارتعاشات به‌ترتیب کاهش و افزایش می‌یابد و در ابعاد کوچک‌تر، شروع ناحیه دوپایا برای فواصل کمتری از میکروتیر تا سطح اتفاق می‌افتد. در ادامه، روش حل مبتنی بر مود اول گالرکین در قیاس با دو مود اول و همچنین روش عددی معادلات آنالوگ صحتسنجی شده است. همچنین، تاثیر نیروهای هیدرودینامیک سیال بر رفتار دینامیک میکروسکوپ نیروی اتمی مطالعه شده است.
بهزاد سعیدی، رامین وطن خواه،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش فرکانس تشدید و حساسیت خمشی میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی ساخته‌شده از مواد مندرج تابعی براساس تئوری تنش کوپل بهبودیافته مورد بررسی قرار می‌گیرد. تئوری تنش کوپل بهبودیافته شامل پارامتر مقیاس طولی مواد است، به‌طوری که اثر اندازه را در بررسی رفتار سیستم‌ها در نظر می‌گیرد. میکروتیر ساخته‌شده از مواد مندرج تابعی، ترکیبی از سرامیک و فلز بوده، به‌طوری که خواص آن با توان‌های مختلف از n در راستای ضخامت میکروتیر تغییر میکند. در این پژوهش، با توجه به انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل میکروتیر، معادلات حرکت و شرایط مرزی حاکم بر سیستم با درنظرگرفتن تئوری تیر اویلر- برنولی به‌کمک اصل همیلتون استخراج میشود. براساس نتایج به‌دست‌آمده مشخص میشود که با افزایش سختی تماسی، حساسیت خمشی میکروتیر، کاهش و فرکانس تشدید خمشی افزایش می‌یابد. از طرفی زمانی که ضخامت میکروتیر به پارامتر مقیاس طولی ماده نزدیک میشود، اختلاف بین تئوری تنش کوپل بهبودیافته و تئوری کلاسیک مکانیک محیط‌های پیوسته قابل ملاحظه خواهد بود. علاوه بر این، در سختی‌های تماسی پایین، افزایش توان n موجب کاهش حساسیت خمشی میکروتیر و در سختی تماسی بالا، افزایش توان n موجب افزایش حساسیت خمشی سیستم میشود. همچنین نتایج نشان میدهند که به‌ازای هر سختی تماسی، با افزایش کسر حجمی سرامیک، فرکانس تشدید خمشی میکروتیر افزایش می‌یابد.
فؤاد ملائی، پیمان علیپرست، ابوالقاسم نقاش،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
فرآیند شبیه‌سازی جذب آنتی‌بیوتیک وانکومایسین توسط روش دینامیک مولکولی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. این فرآیند به تعیین رفتار جذب وانکومایسین به سطح فعال‌سازی‌شده یک حسگر زیستی منجر شده است. با توجه به اهمیت کاربرد آنتی‌بیوتیک‌ها در فرآیند درمانی آلودگی‌های میکروبی، در این مقاله، بررسی سازوکار مولکولی وانکومایسین با نگاه شبیه‌سازی چند مقیاسی به انجام رسیده است. با توجه به سازوکار عملکرد وانکومایسین، چگونگی اتصال یا جذب آن به یک چیدمان تک‌لایه مولکولی مد نظر قرار گرفته است. فرآیند جذب روی سطح یک حسگر زیستی شبیه‌سازی شده است. حسگر زیستی مورد نظر از نوع ریزتیر یکسرگیردار بوده که با تکمیل فرآیند جذب، با توجه به تغییر کشش سطحی تغییر شکل پیدا میکند. این تغییر شکل توسط روش‌های محاسباتی چند مقیاسی برای حالات تجربی متناظر به دست آمده است. برای بررسی دقیق متغییرهای این مساله، مدل‌های دینامیک مولکولی برای سطح حسگر حین جذب زیستی در حالات خلأ و محیط آبی حل شده است. چگونگی بررسی فرآیند جذب در غالب بررسی مقدار پارامتر انرژی متناظر با کشش سطحی با تغییرات فاصله مولکول هدف و سطح جذب بوده است. همچنین در تعیین فواصل چیدمان مولکولی لایه فعال سطح جاذب روی حسگر، الگوریتمی برای انتخاب چیدمان با توجه به کارهای تجربی مورد توجه قرار گرفته است. مقادیر کشش سطحی به‌دست‌آمده در محدوده کارهای تجربی به دست آمده است.
احسان اکرمی نیا، حمید اختراعی طوسی،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
میکروتیرها از مهم‌ترین اعضای سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) هستند که تقابل نیروهای الکتریکی و مکانیکی باعث بروز پدیده ناپایداری کشیدگی در آنها میشود. یکی از مکانیزم‌های پیشنهادی برای کنترل این ناپایداری و افزایش محدوده کاری سیستم، میکروتیرهای دارای انحنای اولیه هستند. با وجود مطالعه اقسام ناپایداری کشیدگی در میکروتیرهای صاف الاستیک یا ویسکوالاستیک، ناپایداری میکروتیرهای منحنی تنها در محدوده رفتار الاستیک بررسی شده است. بنابراین در پژوهش حاضر با فرض میکروتیر ویسکوالاستیک دارای انحنای اولیه و دو سر گیردار به بررسی اثر رفتار ویسکوالاستیک بر ناپایداری‌های موسوم به اسنپ- ترو و کشیدگی پرداخته شده است. به این منظور رفتار ویسکوالاستیک توسط مدل جامد استاندارد غیرالاستیک خطی شبیه‌سازی شده و براساس تئوری تنش- کوپل بهبود یافته و با استفاده از اصل همیلتون، معادله دیفرانسیل حاکم به دست آمده است. با استفاده از روش تجزیه گالرکین، معادله حاکم به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل و به کمک نرم‌افزار متلب حل شده است. برای بررسی اثر خاصیت ویسکوالاستیک، با رسم نمودارهایی رفتار سازه در دو حالت حدی قبل و بعد از وارهی ویسکوالاستیک، مقایسه شده‌اند. نتایج حاصل نشان میدهد هر چه فرصت وارهی سازه بیشتر شود، رفتار ویسکوالاستیک سبب افت بیشتر ولتاژ ناپایداری‌ها میشود، اما اثر آن بر موقعیت ناپایداری وابسته به نیروی محوری خواهد بود. به این ترتیب که در حضور نیروی محوری کششی، رفتار ویسکوالاستیک موجب افزایش موقعیت اسنپ- ترو و کاهش موقعیت ناپایداری کشیدگی میشود. برعکس در حضور نیروی محوری فشاری، اسنپ- ترو در خیز کمتر و ناپایداری کشیدگی در خیز بزرگتر رخ خواهد داد.
حسین نادری، حسن علم‌خواه، یوسف مظاهری،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
هدف از این تحقیق، ایجاد پوشش نانوساختار TiAlN بر زیرلایه فولاد تندبر HSS با استفاده از روش تبخیر قوس‌کاتدی و نیز بررسی تاثیر درصد چرخه‌کار بر خواص سطحی پوشش از جمله مورفولوژی و ساختار سطح، ضخامت پوشش و رفتارمکانیکی پوشش نانوساختار است. برای مشخصه‌یابی پوشش‌ها از دستگاه‌های پرتوی اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بهره‌گرفته شد. همچنین برای ارزیابی رفتارمکانیکی از آزمون میکروسختی استفاده شد. مطالعات نشان میدهد که با تغییر درصد چرخه‌کار در فرآیند لایه‌نشانی، مقدار و اندازه ماکروذراتی موجود در پوشش تغییر یافته که این امر در زبری‌سطح و مورفولورژی آن تاثیرگذار است. این عامل به باردارشدن ماکروذراتی تولیدشده در اتمسفر لایه نشانی مربوط میشود. همچنین به دلیل اینکه تغییرات اندازه دانه به تغییرات درصد چرخه‌کار وابسته است که این تغییرات نیز بر خواص‌مکانیکی پوشش اثرگذار خواهد بود که با مکانیزم لایه‌نشانی در درصدهای مختلف چرخه‌کار مرتبط است. بنابر آزمونهای سختی گرفته شده هنگامی که چرخه کار از ۲۵% به ۵۰% افزایش می یابد سختی از ۳۱۶۸ویکرز به ۳۸۱۷ویکرز افزایش پیدا میکند اما با افزایش چرخه‌کار از ۵۰% به ۷۵%، سختی به ۳۵۸۲ ویکرز کاهش پیدا میکند. در نتیجه با تغییر چرخه‌کار می‌توان، درصد بهینه آن برای خواص مکانیکی مطلوب را تعیین نمود. همچنین حداقل ضریب اصطکاک (۰/۴۴) و حداقل نرخ سایش، برای پوشش TiAlN با درصد چرخه کار ۷۵% تعیین شد که این میتواند به صافی بهتر و تراکم بالاتر این پوشش نسبت داده شود.
ابراهیم قویطاسی، امید رحمانی،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مقاله اثرات بارگذاری دمایی و بستر کشسان وینکلر- پسترناک بر ارتعاشات نانوتیر خمیده تابعی مدرج مورد مطالعه قرار گرفته است. فرضیات موجود بر مبنای تئوری تنش کوپل اصلاح‌شده و مدل تیر تیموشنکو توسعه داده شده است. توزیع مواد سازنده در راستای ضخامت پیوسته بوده و به‌واسطه تغییر شاخص گرادیان در کسر حجمی، شیب توزیع مواد در این راستا توصیف شده است. به کمک اصل همیلتون معادلات حاکم و شرایط مرزی به‌دست‌آمده‌اند. با تحلیل نتایج کمی و کیفی در جداول و شکل‌ها، نحوه اثرات پارامترهای مؤثر هندسی و ترموفیزیکی نظیر شاخص گرادیان، نسبت بی‌بُعد طول به ضخامت، اختلاف دمای یکنواخت، نسبت ضخامت به پارامتر مقیاس طولی و زاویه کمان نانوتیر خمیده تابعی مدرج روی فرکانس طبیعی در مدهای مختلف ارتعاشی تفسیر شده است. با اعتبارسنجی همپوشانی خوبی بین نتایج حاضر و مطالعات قبلی به دست آمد. با بررسی نتایج روشن میشود که اعمال بارگذاری دمایی سبب افزایش حساسیت فرکانس طبیعی به تغییرات پارامترهای مذکور و همچنین بزرگترشدن دامنه تغییرات آن میشود. همچنین لحاظکردن ضریب بستر پسترناک باعث تغییر رفتار فرکانس طبیعی به تغییرات دمایی میشود.
علیرضا بارانی، پیمان مصدق، شقایق حق جوی جوانمرد، شاهرخ سپهری رهنما،
دوره ۲۱، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۴۰۰ )
چکیده
امروزه تحقیقات در استفاده از میکروکانال‌های آکوستوفلویدیکی در جداسازی میکروذرات و سلول‌ها رو به گسترش است. برای استفاده بهینه از انرژی صوتی، این میکروکانال‌ها باید از نظر ابعادی به درستی طراحی و ساخته شود. در این مقاله نحوه طراحی و ساخت میکروکانال‌های آکوستوفلویدیکی شرح داده شده و در ادامه یک میکروکانال آکوستوفلویدیکی فلزی دو گره‌ای طراحی و ساخته شده است. به منظور ارائه روشی ارزان و قابل اعتماد، این میکروکانال از جنس آلومینیوم و با ماشین فرز CNC سه محور ساخته شد. سپس به منظور بررسی عملکرد میکروکانال از نظر آکوستوفلویدیکی، آزمایش‌هایی برای بررسی قابلیت آن در آوردن ذرات شناور در خون انسان (مانند گلبول‌های سفید و قرمز) و سلولهای BT-۲۰ محلول در PBS به محل گره‌های موج انجام شد و نشان داده شد که روش طراحی و ساخت بکار گرفته شده مناسب برای میکروکانال‌های آکوستوفلویدیکی است. همچنین از آنجا که استهلاک امواج صوتی در میکروکانال، موجب افزایش دمای سیال و آسیب به سلول‌ها میشود، افزایش دما در این میکروکانال بررسی و نشان داده شد که طراحی صحیح و استفاده از فلزات با ضریب انتقال حرارت بالا در ساخت میکروکانال میتواند از افزایش دما به مقداری که سلول‌ها آسیب ببینند جلوگیری کند.
معین طاهری، مهدی میرزالو،
دوره ۲۲، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۴۰۰ )
چکیده
جهش در دی‌ان‌ای و ایجاد ژن‌های جهش‌یافته که به صورت ارثی یا اکتسابی که در طی زندگی فرد اتفاق می‌افتد، سبب بروز سرطان میشود. این نوع بیماری سبب از بین رفتن کنترل طبیعی رشد و تکثیر سلول میگردد. سرطان سینه با همه‌گیری در زنان و مردان و آمار مبتلایان بیشتر در جامعه زنان از جمله سرطان‌های مورد توجه در جامعه پزشکی میباشد. تغییرات ظاهری در سینه، وجود توده و ترشح و خونریزی از نوک سینه از نشانه‌های بروز سرطان سینه میباشد. درمان هدفمند این بیماری سبب کاهش عوارض ناشی از روش‌های درمان میگردد. همچنین شناخت ویژگی‌های مکانیکی سلول همچون مدول یانگ، و بررسی تغییرات ناشی از سرطان در این ویژگیها سبب کارآمد شدن درمان و کمک به علوم دارویی خواهد شد. بدین منظور در این مقاله، سلول MCF-۱۰ سینه با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و با روش نانومنیپولیشن مورد مطالعه قرار گرفته است. میکروسکوپ نیروی اتمی با امکان تهیه‌ی تصاویر از بافت‌های نرم تحت شرایط محیطی متفاوت و با روشی غیر مخرب از ابزارهای کارآمد در مطالعات ساختاری ذرات بیولوژیکی محسوب میشود. مدل‌های تماسی chung، chen و brake از مدل‌های مورد استفاده در شبیه‌سازی انجام شده می‌باشند. در نهایت با شبیه‌سازی‌های صورت گرفته مدول یانگ ۱۲۰۰ پاسکال برای این سلول در نظر گرفته شده است. همچنین با درنظر گرفتن مقایسه‌های صورت گرفته با کار تجربی، مدل تماسی chen به عنوان مدل مطلوب برای استخراج خواص سلولی معرفی شده است.
سامان محمدنبی، خسرو رحمانی،
دوره ۲۲، شماره ۴ - ( ۱-۱۴۰۱ )
چکیده
در این پژوهش، مدلی برای هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت سیلیکون رابر - نانولوله کربنی، بر اساس قانون توانی و رابطه هالپین-تسای، توسعه داده شده است. مدل‌هایی که عموما در مقالات استخراج شده‌اند اثرات پارامترهای مختلف نانوذره و فاز میانی را در نظر نگرفته‌اند. مدل هالپین-تسای به منظور محاسبه مدول کششی کامپوزیت‌ها ارائه شده که با جای‌گذاری پارامترهای الکتریکی، می‌توان آن را با هدف تخمین هدایت الکتریکی، اصلاح کرد. در این مقاله ماهیت فیزیکی توان b در قانون توانی بر اساس پارامترهای مختلف نانوذرات و فاز میانی تعریف شده و تاثیر آنها بر b و هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. مدل توسعه داده شده نشان میدهد هرچه غلظت، طول و هدایت الکتریکی نانولوله و ضخامت فاز میانی افزایش یابد، هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت نیز افزایش خواهد یافت. همچنین کاهش قطر و اعوجاج نانولوله نیز باعث افزایش هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت زمینه پلیمری میشود. به منظور صحتسنجی رابطه توسعه‌یافته، نمونه‌های نانوکامپوزیت با درصدهای حجمی مختلف با روش اختلاط ذوبی حالت جامد ساخته شده و مورد آزمون هدایت الکتریکی قرار گرفته‌اند. نتایج محاسبات و آزمایش تجربی اختلاف شش درصدی را نشان میدهد.
مهدی کریمی فیروزجائی، حسن مسلمی نائینی، محمدمهدی کسائی، محمدجواد میرنیا،
دوره ۲۲، شماره ۸ - ( ۵-۱۴۰۱ )
چکیده
رفتار تغییرشکل ماده در فرایندهای میکرو شکل دهی به علت وجود اثر اندازه متفاوت با مقیاس ماکرو است. اثر اندازه در مقیاس میکرو به علت وجود دانه های محدود در ناحیه تغییرشکل اتفاق می افتد و موجب می شود تا رفتار ماده متاثر از ضخامت و اندازه دانه ورق شود. به همین علت، مدل های ساختاری متداول توانایی پیش بینی رفتار ماده در فرایندهای میکرو شکل دهی را ندارند. در این مقاله، مدل ساختاری جدید بر اساس معادله سوئیفت و با در نظر گرفتن اثر اندازه در مقیاس میکرو برای توصیف رفتار کرنش-سختی ورق فولاد زنگ نزن ۳۰۴ ارائه گردید. ارزیابی منحنی جریان نمونه های با اندازه دانه مختلف نشان داد که پیش بینی تنش جریان ماده با مدل ساختاری جدید به خصوص در کرنش های بالا نسبت به مدل موجود بهبود می یابد، به طوری که میانگین و بیشینه خطای مدل جدید به ترتیب کمتر از یک سوم و کمتر از نصف خطای مدل متداول است. شبیه سازی اجزای محدود آزمون کشش میکرو با بکارگیری مدل ساختاری جدید برای بررسی اثر اندازه روی رفتار تغییرشکل نمونه ها انجام شد. صحت مدل ساختاری جدید با مقایسه نتایج آزمون های تجربی و شبیه سازی اجزای محدود ورق های با اندازه دانه مختلف مورد تایید قرار گرفت. هم چنین، نتایج آزمون کشش نشان داد که تخمین نیروی شکل دهی با استفاده از مدل جدید با دقت بالاتری نسبت به مدل های متداول و موجود برای ورق های با اندازه دانه مختلف و محدوده کرنش های بالا انجام می شود.
حامد کاوند، جواد کوهسرخی، رضا عسکری مقدم،
دوره ۲۳، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۴۰۱ )
چکیده
خواص الکتریکی مواد پیزوالکتریک نانوساختاری توجه بسیاری از محققین را در دهه گذشته به خود جلب کرده است. این ویژگیها در میکرو حسگرهای پیزو الکتریک استفاده میشود. نیروی محرکه مکانیکی معمولاً نتیجه تماس بین سطح پیزوالکتریک و یک جسم خارجی است. در این مقاله، تاثیر نیروی محرکه مکانیکی با استفاده از یک موج هوایی (آکوستیک) و یا خلاء بر روی دیافراگم سیلیکانی، مورد بررسی قرار گرفته شده است. تنش های موضعی ایجاد شده روی دیافراگم در اثر برخورد یک موج هوایی، تاثیر قابل توجهی روی ولتاژ پیک تا پیک حسگر پیزوالکتریک دارد که با اندازه گیری تغییرات این پارامتر می توان شدت موج هوایی را بدست آورد. برای بررسی این موضوع، دیافراگم بدون طرح و طرحدار که شامل میکروساختارهای سیلیکانی است مورد بررسی قرار گرفته شد و مشخص شد که ساخت یک حسگر پیزوالکتریک روی یک دیافراگم نازک و طرح دار میتواند باعث افزایش ولتاژ پیک تا پیک تا حدود ۳/۱ برابر گردد. آشکارسازی این تنشها با استفاده از ماده پیزوالکتریک لایه نشانی شده روی دیافراگم نازک و منعطف، میتواند به عنوان یک میکروفن پیزوالکتریک و یا یک فشار سنج عمل کند که وجود میکروساختارها روی دیافراگم باعث افزایش حساسیت آنها خواهد شد.
سید محمد اخوان علوی، رحمت اله قاجار،
دوره ۲۴، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۴۰۲ )
چکیده
در این مقاله به تعیین خواص مکانیکی یک سازه آگزتیک میکروسلولی پرداخته میشود. این سازه مشبک متشکل از سلولهای شش ضلعی درونرو است که ابعاد دیوارهی سلولهای آن در مقیاس میکرو میباشد. ابتدا با استفاده از تئوری گرادیان کرنشی اصلاح شده (MSGT) و روش انرژی، خواص مکانیکی سازه آگزتیک میکروسلولی به روش تحلیلی استخراج میگردد. سپس جهت صحتسنجی نتایج، ضریب یانگ یک سازه آگزتیک میکروسلولی توسط آزمون کشش تعیین و با نتایج تحلیلی مقایسه میگردد. مقایسه نتایج تحلیلی و تجربی تطابق خوبی را نشان میدهند. برای ساخت سازه آگزتیک میکروسلولی از دستگاه برش لیزر نانوثانیه استفاده میشود. همه آزمونهای کشش مطابق استاندارد ISO ۶۸۹۲-۱ انجام میگردد. نتایج نشان میدهند که تئوری گرادیان کرنشی اصلاح شده نقش مهمی را در تعیین خواص مکانیکی سازههای مشبک میکروسلولی ایفا میکند، به طوری که در برخی از موارد، نتایج حاصل از این تئوری با تئوری کلاسیک بیش از ۱۰۰% اختلاف دارند. همچنین مشاهده میشود که با تغییر پارامترهای هندسی میکروسلول، خواص مکانیکی سازه آگزتیک قابل تنظیم است. به عنوان نمونه با کاهش اندازه زاویه دیواره سلول، ضریب یانگ در راستای X ۱ افزایش و ضریب یانگ در راستای X ۲ و ضریب برشی سازه کاهش مییابند.
حسن نعمتی، مجید رجبی،
دوره ۲۴، شماره ۶ - ( ۳-۱۴۰۳ )
چکیده
هدف: پیشرفت ها در تکنولوژی‌های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) طی چند دهه گذشته به توسعه سریع طیف وسیعی از دستگاه‌های میکرو فلوئیدیک با عملکردهای مختلف کمک کرده است از میان دستگاه‌های مختلفی که پیشنهادشده‌اند، میکرو پمپ‌ها که انرژی لازم برای راندن سیالات را از طریق سیستم‌های میکرو فلوئیدیک فراهم می‌کنند؛ بنابراین در پژوهش حاضر قصد براین است تا به‌طور پارامتری اثرات پارامترهای اصلی، یعنی طول، عرض و زاویه حمله سوپاپ‌ها، طول پیزوالکتریک و ولتاژ اعمال‌شده را موردبررسی قرار گیرد. روش: رویکرد پژوهش حاضر کاربردی محور و تحلیلی -آزمایشی با شبیه‌سازی‌های عددی که نیروی کشش و معادلات با استفاده از الگوریتم کاملاً کوپل شده درنرم افزار COMSOL Multiphysics محاسبه می‌شوند. یافته‌ها: نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان میدهد پارامترهای اصلی به‌طور قابل‌توجهی عملکرد میکرو پمپ طراحی‌شده را تحت تأثیر قرار میدهند.به طوری که ولتاژ اعمال‌شده ۴۰۰ ولت، زاویه حمله ۴۵ درجه و عرض شیرها ۶میکرومتر،به ترتیب برای طول پیزوالکتریک ۴،۲و۵ میلی متر دبی جریان۶/۰، ۹/۶ و۶/۱۶ میکرو لیتر بر دقیقه به دست می‌آید. برای عرض‌های شیر ۶ و۸میکرومتر، زاویه‌های حمله بهینه ۶۰ و ۶۵ درجه ، دبی مربوطه به ترتیب ۱/۱۱ و۹/۵ میکرو لیتر در دقیقه است. نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج حاصل از پژوهش حاضر و بررسی رفتار میکرو پمپ و تغییرات دبی خروجی آن در شرایط کاری مختلف، هرچه طول شیرها افزایش یابد، دبی ارائه‌شده بیشتر میشود. درنهایت، یک شرط مطلوب برای عرض و زاویه حمله سوپاپ‌ها وجود دارد؛ که این عرض مطلوب به‌سرعت جریان بستگی ندارد.
