مهدي سلماني تهراني
نانولولهی کربنی یک نانوساختار استوانه¬ای متشکل از کربن است و ساختمان آن از گرافیتی با لایههای مجزا بهصورت واحدهای ششضلعی با شش اتم کربن در رأس، آرایش یافته است. از موارد مهم استفاده از نانولوله¬های کربنی، تولید مخازن نانو و دارورسانی در بیونانوتکنولوژی میباشد. بروز پدیدهی کمانش در شرایط متنوع بارگذاری به ناپایداری نانولوله میانجامد، از این رو برای کنترل پایداری نانولولهها یک لایهی حسگر و یک لایهی عملگر از جنس اکسید روی یا دیگر مواد در سطوح داخلی و خارجی نانولوله افزوده میشود. در این پژوهش، پایداری دینامیکی یک نانولولهیکربنی هوشمند مورد بررسی قرار گرفته که هستهی آن از یک نانولولهی تکجداره و لایههای پیزوالکتریک اکسید روی در آن بهعنوان حسگر و عملگر استفاده شده است. این نانوسازه تحت تأثیر میدان الکتریکی و مغناطیسی قرار دارد. رفتار بستر نانولوله با مادهی ویسکوپاسترناک مدلسازی شده و برای اثر دادن مقیاس کوچک، نظریه¬ی تنش زوجی اصلاحشده بهکار گرفته شده است. از سویی، رفتار نانولوله کربنی و لایههای اکسید روی بر پایهی مدل ویسکوالاستیسیته کلوین- ویت توصیف گردیده و با توجه به اینکه تراکم اتمها در سطح نانولوله نسبت به حجم درونی آن قابل ملاحظه است، برای در نظر گرفتن اثر تنش سطحی از نظریهی گورتین- مورداچ استفاده شده است. برای حل معادلهها، از میدان جابجائی بر پایهی نظریهی زیگزاگ و معادلههای حاکم بر حرکت نانولوله براساس اصل همیلتون استفاده شده است. کار خارجی از عاملهای میدان مغناطیسی و محیط ویسکوپاسترناک ارتوتروپیک تشکیل شده است. سپس معادلههای غیرخطی حاکم بر حرکت نانولوله با بهکارگیری روش عددی مربعسازی دیفرانسیلی حل شده و در نهایت پایداری دینامیکی و فرکانس طبیعی نانولوله بهدست آمده است. نتایج این پژوهش نشان می¬دهد، با در نظر گرفتن ضریب مقیاس کوچک، جابجایی عرضی کاهش یافته و فرکانس نیز کاهش مییابد. با در نظر گرفتن اثر تنش سطحی، پایداری افزایش یافته و با افزایش نسبت ضخامت لایه پیزوالکتریک به نانولوله، فرکانس بیشتر خواهد شد. وجود میراکنندهی ساختاری، باعث استهلاک مقداری از انرژی سیستم شده و ناپایداری زودتر دامنه نوسان را در بر خواهد داشت. اثر دادن محیط ویسکوالاستیک، منجر به سفتی بیشتر نانولوله شده و محدودهی ناپایداری دیرتر فرا خواهد رسید. با بیشتر شدن شدت میدانمغناطیسی محدودهی فرکانس طبیعی بالاتر میرود و اعمال ولتاژ منفی باعث استحکام بیشتر نانولوله میگردد، از اینرو پایداری بیشتر خواهد شد. در ادامه اثر شرایط مرزی مختلف روی پایداری دینامیکی نانولوله نیز بررسی شده است. در پایان لازم به ذکر است که استفاده از نظریهی تنش زوجی اصلاحشده نوآوری این پژوهش میباشد.

