پیش بینی رفتار کمانشی نانولوله های برن نیترایدی بوسیله مدل مکانیک مولکولی

سینا ملک پور

چکیده

نانولوله‎های برن نیترایدی موضوع مطالعات بسیاری برای سالهای زیادی بوده اند. نانولوله‎های برن نیترایدی به عنوان مواد نیمه رسانا با مقدار باند گپ بزرگ (5/5 الکترون ولت) که اساسا مستقل از کایرالیتی (مشخصات ساختاری) و مرفولوژی نانولوله است، (برخلاف نانولوله های کربنی) شناخته می شوند. انها همچنین دارای خواص جالبی مثل سختی زیاد، هدایت حرارتی بالا و خواص پیزو الکتریکی و مکانیکی ممتاز هستند و از نظر شیمیایی و حرارتی نسبت به نانولوله های کربنی پایدارتر می باشند. از انجایی که نانولوله‎های برن نیترایدی خواص نیمه رسانایی یکنواختی از خود نشان می دهند که می توانند به صورت محتمل بر اساس نیازهای خاصی هماهنگ شوند، انتظار می رود که انها جایگزین خوبی برای نانولوله‎های کربنی برای کاربردهای ممکن در نانوالکترونیک و نانومکانیک باشند. مدل¬سازی محاسباتی نانوسازه¬ها می¬تواند به طور گسترده در دو دسته¬ی اصلی طبقه بندی شود: مدل¬های اتمی و مدل¬های محیط پیوسته. مدل¬های اتمی دقیق¬تر ولی ایجاد و اجرای آن¬ها پر هزینه و زمان بر می باشند. مدل¬های محیط پیوسته از نظر محاسباتی کارآمد¬ترند اما ماهیت گسسته¬ی نانو¬مواد را لحاظ نمی¬کنند. این رساله درصدد ارائه¬ی یک مدل مکانیک مولکولی جامع می باشد که مزایای دو مدل بیان شده برای تحلیل رفتار مکانیکی و خواص مکانیکی نانولوله-های برن نیترایدی کایرال شامل رفتار کمانشی تحت بارگذاری های مختلف و مدول یانگ طولی و نسبت پوآسون را در بر داشته باشد. بدین منظور، ابتدا مدول یانگ و نسبت پوآسون برن نیتراید هگزاگونال به عنوان المان پایه¬ی نانو-لوله¬های¬ برن نیترایدی، با استفاده از تئوری تابع چگالی تعیین شده است. سپس با برقراری پیوندی بین مکانیک مولکولی و تئوری تابع چگالی، ثوابت نیرویی مدل مکانیک مولکولی برای نانولوله¬های برن نیترایدی کایرال محاسبه شده اند و رفتار کمانشی نانولوله¬های برن نیترایدی کایرال تک¬دیواره و چند¬دیواره تحت بارهای محوری و پیچشی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده از تحلیل ارائه شده، بیانگر تطابق بسیار خوب آن با داده¬های موجود در دبیره می باشد.

اساتید راهنما و مشاور

منصور درویزه، رضا انصاری