بررسي تاثير آسيب ساختاري بر روي خواص مكانيكي نانولوله كربن

The effects of structural defects on the mechanical properties of CNT

هدف اصلي اين تحقيق، بررسي تاثير آسيب‌هاي ساختاري موجود در نانولوله كربني بر روي خواص مكانيكي نانولوله كربن تك جداره مي‌باشد.در فرايند رشد نانولوله كربني و همچنين به هنگام عمليات عامل‌دار كردن نانولوله كربني، پيوندهاي كربن-كربن در ساختار نانولوله كربن تخريب مي‌شوند. براي بررسي تاثير آسيب مذكور، سه پارامتر تعداد پيوند تخريب شده، توزيع و آرايش قرارگيري آنها در ساختار نانولوله كربني به صورت تصادفي در نظر گرفته مي‌شود. در اين پژوهش مدل المان محدود نانولوله سالم، با استفاده از روش محيط پيوسته نانومقياس ساخته شده،آسيب ساختاري به صورت كاملاًتصادفي بر روي پيوندهاي نانولوله اعمال مي شود. دو نوع آسيب متداول موسوم به استون-والز و جاي خالي مورد ارزيابي واقع گرديده، مقادير مدول يانگ بدست آمده براي نانولوله آسيب ديده با نانولوله سالم مقايسه مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهندكهتاثير آسيب استون-والزبه مراتب كمتر از آسيب جاي خاليمي‌باشد. همچنين نتايج بدست آمده دلالت بركاهش خطي مدول يانگ بر اثر افزايش ميزان چگالي آسيب جاي خاليدارد. روش ارايه شده در اين پژوهش برخلاف مدل هاي ارايه شده توسط ديگران، هر سه متغير، تعداد، آرايش و موقعيت قرارگيري آسيب را به صورت كاملاً تصادفي مدل‌سازيدرنظر مي‌گيرد و لذا رهيافت مورد نظر از يك الگوي كاملاً تصادفي پيروي مي‌كند.

The aim of this study is to investigate the influence of structural defectson the mechanical properties of single-walled carbon nanotubes. Duringthe growth process and functionalization of carbon nanotubes (CNTs), theCarbon-Carbon bonds in theirnano-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 CNTare 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 Youngʹs modulus of twodefect types, known as Stone - Wales and Vacancyare investigated.The resultsrevealthat the influence of Stone – Wales defecton the Young’s modulus of CNT is much less than that of Vacancy one.Moreover,a linear decrease in Youngʹs modulus with respect to the increase in defect density is observed. In contrast to the available researchers in open literature, three parameters consisting of thenumber, distribution and arrangement of defectsaremodeledon the basis of full stochastic simulation.