فی فوو

مرجع دانلود فایل ,تحقیق , پروژه , پایان نامه , فایل فلش گوشی

فی فوو

مرجع دانلود فایل ,تحقیق , پروژه , پایان نامه , فایل فلش گوشی

دانلود تحقیق بررسی خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ

اختصاصی از فی فوو دانلود تحقیق بررسی خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود تحقیق بررسی خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ


دانلود تحقیق بررسی خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ

چکیده:
پس از کشف نانولوله های کربنی توسط ایجیما و همکارانش بررسی های بسیار زیادی بر روی این ساختارها در سایر علوم انجام شده است. این ساختارها به دلیل خواص منحصر به فرد مکانیکی و الکتریکی که از خود نشان داده اند جایگزین مناسبی برای سیلیکون و ترکیبات آن در قطعات الکترونیکی خواهند شد. در اینجا به بررسی خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ که به عنوان یک کانال بین چشمه و دررو قرار داده شده پرداختیم و نحوه-ی توزیع جریان در ترانزیستورهای اثر میدانی را در شرایط دمایی و میدان های مختلف بررسی کرده ایم. از آنجایی که سرعت خاموش و روشن شدن ترانزیستور برای ما در قطعات الکترونیکی و پردازنده های کامپوتری از اهمیت ویژه ای برخوردار است،  انتخاب نانولوله ای که تحرک پذیری بالایی داشته باشد بسیار مهم است. نتایج بررسی ها نشان می دهد تحرک پذیری الکترون در نانولوله های کربنی متفاوت به ازای  میدان های مختلفی که در طول نانولوله ها اعمال شود، مقدار بیشینه¬ای را خواهد گرفت. بنا بر این در طراحی ترانزیستورها با توجه به مشخصه های هندسی ترانزیستور و اختلاف پتانسیلی که بین چشمه و دررو آن اعمال می شود باید  نانولوله ای را انتخاب کرد که تحرک پذیری مناسبی  داشته باشد.

واژه های کلیدی
نانولوله ی کربنی،  ترانزیستور اثر میدانی، مدل ثابت نیرو ،  تحرک پذیری الکترون

فهرست مطالب
مقدمه    1
فصل اول    3
مقدمهای بر کربن و اشکال مختلف آن در طبیعت و کاربرهای آن    3
1-1 مقدمه    3
1-2 گونه های مختلف کربن در طبیعت    4
1-2-1 کربن بیشکل    4
1-2-2 الماس    4
1-2-3  گرافیت    5
1-2-4 فلورن و نانو لولههای کربنی    5
1-3 ترانزیستورهای اثر میدانی فلز- اکسید - نیمرسانا و ترانزیستور های اثرمیدانی نانولولهی کربنی    8
فصل 2    11
بررسی ساختار هندسی و الکتریکی گرافیت و نانولولههای کربنی    11
2-1 مقدمه    11
2-2 ساختار الکترونی کربن    12
2-2-1 اربیتال p2 کربن    12
2-2-2 روش وردشی    13
2-2-3 هیبریداسون اربیتالهای کربن    15
2-3 ساختار هندسی گرافیت و نانولولهی کربنی    19
2-3-1 ساختار هندسی گرافیت    19
2-3-2 ساختار هندسی نانولولههای کربنی    22
2-4 یاختهی واحد گرافیت و نانولولهی کربنی    26
2-4-1 یاختهی واحد صفحهی گرافیت    26
2-4-2 یاخته واحد نانولولهی کربنی    27
2-5 محاسبه ساختار نواری گرافیت و نانولولهی کربنی    29
2-5-1 مولکولهای محدود    29
2-5-2 ترازهای انرژی گرافیت    31
2-5-3 ترازهای انرژی نانولولهی کربنی    33
2-5-4 چگالی حالات در نانولولهی کربنی    37
2-6 نمودار پاشندگی فونونها در صفحهی گرافیت و نانولولههای کربنی    38
2-6-1 مدل ثابت نیرو و رابطهی پاشندگی فونونی برای صفحهی گرافیت    39
2-6-2 رابطهی پاشندگی فونونی برای نانولولههای کربنی    46
فصل 3    48
پراکندگی الکترون فونون    48
3-1 مقدمه    48
3-2 تابع توزیع الکترون    49
3-3 محاسبه نرخ پراکندگی کل    53
3-4 شبیه سازی پراکندگی الکترون – فونون    56
3-6 ضرورت تعریف روال واگرد    59
فصل 4    62
بحث و نتیجه گیری    62
4-1 مقدمه    62
4-2 نرخ پراکندگی    62
4-3 تابع توزیع در شرایط مختلف فیزیکی    64
4-4 بررسی سرعت میانگین الکترونها، جریان، مقاومت و تحرک پذیری الکترون    66
4-4-1 بررسی توزیع سرعت در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا    66
4-4-2 بررسی جریان الکتریکی در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا    68
4-4-3 بررسی مقاومت نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا    68
4-4-3 بررسی تحرک پذیری الکترون در نانولولههای زیگزاگ نیمرسانا    69
نتیجه گیری    71
پیشنهادات    72
ضمیمهی (الف) توضیح روال واگرد.    73
منابع    75
چکیده انگلیسی    78


فهرست شکل ها
 شکل1-1. گونه های مختلف کربن    6
شکل 1-2. ترانزیستور اثر میدانی    9
شکل 1-3. ترانزیستور نانولوله ی کربنی    10
شکل 2-1. اربیتال      15
شکل 2-2. هیبرید      17
شکل 2-3. ساختار      18
شکل 2-4. شبکه گرافیت    21
شکل 2-5. یاخته ی واحد گرافیت    21
شکل2-6. یاخته ی واحدنانولوله ی کربنی    23
شکل 2-7. گونه های متفاوت نانولوله های کربنی    25
شکل 2- 8. تبهگنی خطوط مجاز در نانولوله ی کربنی    36
شکل 2-9. مؤلفه های ماتریس ثابت نیرو    43


فهرست جدول ها
 جدول 2-1 عناصر ماتریس ثابت نیرو    43

 
فهرست نمودارها
نمودار 2-1. نوار انرژی الکترونی گرافیت    33
نمودار 2-2. نوار انرژی الکترونی نانولوله ی کربنی    36
نمودار 2-3. چگالی حالات در نانولوله ی کربنی    38
نمودار 2-4. نوار سه بعدی انرژی فونونی گرافیت    45
نمودار 2-5. نوار انرژی فونونی در راستای خطوط متقارن منطقه اول بریلوئن    45
نمودار 2-6. نوار انرژی فونونی نانولوله ی کربنی    47
نمودار 3-1. سطح فرمی در نانوله های کربنی    54
نمودار 3-2. منطقه ی تکرار شونده در نانولوله های کربنی    60
نمودار 3-3. نقاط متقارن در مسئله پراکندگی    61
نمودار 4-1.  نرخ پراکندگی در دو نانولوله ی زیگزاگ   و    63
نمودار 4-2. وابستگی دمایی نرخ پراکندگی    63
نمودار4-3. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی   نانولوله ی      64
نمودار4-4. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی   نانولوله ی     65
نمودار 4-5.  وابستگی سرعت میانگین الکترون به دما در نانولوله ی کربنی    67
نمودار 4-6.  توزیع سرعت در نانولوله های زیگزاگ    67
نمودار 4-7. نمودار جریان – ولتاژ در مورد نانولوله های زیگزاگ    68
نمودار 4-8. مقاومت نانولوله های مختلف     69

فهرست پیوست ها
پیوست الف: توضیح روال واگرد    73
چکیده انگلیسی    78

شامل 83 صفحه word


دانلود با لینک مستقیم


دانلود تحقیق بررسی خواص الکتریکی نانولوله های کربنی زیگزاگ

دانلود پاورپوینت نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد

اختصاصی از فی فوو دانلود پاورپوینت نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود پاورپوینت نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد


دانلود پاورپوینت نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد

 

مشخصات این فایل
عنوان: نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد
فرمت فایل : پاورپوینت
تعداد اسلاید: 53

این مقاله درمورد نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد می باشد.

خلاصه آنچه در مقاله نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد می خوانید :

ویژگی‌های نانولوله های کربنی
- اندازه بسیار کوچک (قطر کوچکتر از 4/0 نانومتر
- حالت رسانا و نیمه‌رسانایی آن ها بر حسب شکل هندسی‌شان
نانولوله‌ها بر حسب نحوه رول شدن صفحات گرافیتی سازندۀ‌شان به صورت رسانا یا نیمه‌رسانا در می‌آیند. به عبارت دیگر از آنجا که نانولوله‌ها در سطح مولکولی همچون یک باریکه سیمی در هم تنیده به نظر می‌رسند اتم‌های کربن در قالب شش وجهی به یکدیگر متصل می‌شوند و این الگوهای شش وجهی دیواره‌های استوانه‌ای را تشکیل می‌دهند که اندازه آن تنها چند نانومتر می‌باشد.
زاویه پیچش نوعی نانولوله، که به صورت زاویه بین محور الگوی شش وجهی آن و محور لوله تعریف می‌شود، رسانا یا نارسانا بودن را تعیین می‌کند. تحقیقات دی گری نیز نشان داده‌اند که تغییر شعاع نیز امکان بستن طول باند و عایق نمودن نانولوله فلزی را فراهم می‌کند. پس می‌توان گفت دوپارامتر اساسی که در این بین نقش اساسی بازی می‌کنند، یکی ساختار نانولوله و دیگری قطر و اندازه آن است. بررسی‌های دیگری نشان داده‌اند که خصوصیات الکتریکی نانولوله‌ها بسته به اینکه مولکول C60 در کجا قرار داده شود از یک هادی به یک نیمه‌هادی و یا یک عایق قابل تغییر می‌باشد. از آنجایی که نانولوله‌های کربنی قادرند جریان الکتریسته را به وسیله انتقال بالستیک الکترون بدون اصطکاک از سطح خود عبور دهند- این جریان صد برابر بیشتر از جریانی است که از سیم مسی عبور می‌کند- لذا نانولوله‌ها انتخاب ایده‌آلی برای بسیاری از کاربردهای میکروالکترونیک می‌باشند.

روش‌های تولید نانو لوله های کربنی
بعد از آن که در سال 1991 ایجیما اولین نانولوله‌ را درکربن دوده‌ای حاصل از تخلیه قوس الکتریکی مشاهده کرد، محققان زیادی در جهت بسط و گسترش روش‌های رشد برآمده‌اند تا بتوانند مواد خالص‌تر با خواص کنترل شده مورد نظر تولید کنند. اما با آن که روش‌های زیادی برای تولید نانولوله‌های کربنی ارائه شده است،‌ سنتز آن ها در دمای اتاق تاکنون به صورت مشکلی لاینحل باقی مانده است. دانشمندان تاکنون این مواد را در محدوده دمایی 200 تا700 درجه سانتیگراد با بازده کمتر از 70 درصد و حتی پس از چندین بار خالص‌سازی با درجه خلوص حداکثر 95 -70 درصد تولید کرده‌اند. در زیر چند روش عمده در سنتز نانولوله‌ها مورد بحث اجمالی قرار می‌گیرد. بدون شک بهینه سازی و کنترل این روش‌ها می‌تواند توان بالقوهنانولوله‌ها را پدیدار نماید.

3. مراحل تولید
تولید نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره به روش رسوب‌دهی شیمیایی فاز بخار شامل دو مرحله‌ی اساسی:
1)تولید کاتالیست و 2)انجام فرایند تولید است. در ابتدا فلز کاتالیست را درون یک ماده‌ی زمینه توزیع می‌کنند. پس از تولید کاتالیست در مرحله دوم از روش رسوب‌دهی شیمیایی بخار استفاده می‌شود. معمولاً کاتالیزور تهیه شده و مجموعه در داخل یک کوره‌ی استوانه ای مطابق شکل 2 قرار داده می‌شود. سپس همراه با عبور گاز بی‌اثر، دمای کوره تا حد موردنظر افزایش داده می‌شود.
    در ادامه، با قطع جریان گاز بی‌اثر، گاز هیدروژن با جریان مشخص و برای مدت زمان دلخواه در راکتور جریان یافته و سنتز نانولوله‌های کربنی بر روی کاتالیست صورت می‌گیرد. پس از گذشت زمان مورد نیاز، جریان گاز هیدروکربن قطع و جریان گاز بی‌اثر مجدداً برقرار می‌گردد و کوره تا دمای اتاق سرد می‌شود.
 انجام این فرآیند معمولاً به تولید همزمان نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره و چنددیواره منتهی می‌گردد. در سال‌های اخیر، با اصلاح شرایط فرآیند، تولید نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره حتی با خلوص بالاتر از 90% امکان‌پذیر شده است.

بخشی از فهرست مطالب مقاله نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد

اشاره
جمع بندی
نانو لوله کربنی
ویژگی‌های نانولوله های کربنی
گسیل و جذب نور
داشتن خاصیت ابررسانایی
تولید ولتاژ
استحکام و مقاومت کششی بالا
انواع نانولوله های‌ کربنی
روش‌های تولید نانو لوله های کربنی
 روش تخلیه قوس
 رسوب بخار شیمیایی (CVD)
 ترانزیستورها
 نمایشگرهای گسیل میدانی
 حافظه‌های نانولوله‌ای
استحکام‌دهی کامپوزیت‌ها
1. رسوب شیمیایی فاز بخار  (CVD)
2. تولید نانولوله‌های کربنی به روش CVD
3. مراحل تولید
منابع



دانلود با لینک مستقیم


دانلود پاورپوینت نانولوله های کربنی ، از سنتز تا کاربرد

پاورپوینت درباره آشنایی با نانو لوله های کربنی

اختصاصی از فی فوو پاورپوینت درباره آشنایی با نانو لوله های کربنی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پاورپوینت درباره آشنایی با نانو لوله های کربنی


پاورپوینت درباره آشنایی با نانو لوله های کربنی

فرمت فایل : power point  (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد اسلاید  : 28 اسلاید

 

 

 

 

 

 

 

فناوری نانو چیست :

فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. معمولاً منظور از مقیاس نانوابعادی در حدود 1nm تا 100nm می‌باشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).
اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستکاری کنیم.
واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان : «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو»بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.


دانلود با لینک مستقیم


پاورپوینت درباره آشنایی با نانو لوله های کربنی

تحقیق درباره بررسی نانولوله کربنی

اختصاصی از فی فوو تحقیق درباره بررسی نانولوله کربنی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تحقیق درباره بررسی نانولوله کربنی


تحقیق درباره بررسی نانولوله کربنی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه8

بخشی از فهرست مطالب

لوله های نانوکربنی در شیمی

ابر نانو لوله های کربنی

نانولوله‌های کربنی‌ که از صفحات کربن به ضخامت یک اتم و به شکل استوانه‌ای توخالی ساخته شده‌است در سال ۱۹۹۱ توسط سامیو ایجیما (از شرکت NEC ژاپن) کشف شد.

خواص ویژه و منحصر به فرد آن از جمله مدول یانگ بالا و استحکام کششی خوب از یک طرف و طبیعت کربنی بودن نانولوله‌ها (به خاطر این که کربن ماده‌ای است کم وزن، بسیار پایدار و ساده جهت انجام فرایندها که نسبت به فلزات برای تولید ارزان‌تر می‌باشد) باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقیقات مهمی در کارایی و پرباری روش‌های رشد نانولوله‌ها باشد. کارهای نظری و عملی زیادی نیز بر روی ساختار اتمی و ساختارهای الکترونی نانولوله متمرکز شده‌است. کوشش‌های گسترده‌ای نیز برای رسیدگی به خواص مکانیکی شامل مدول یانگ و استحکام کششی و ساز وکار عیوب و اثر تغییر شکل نانولوله‌ها بر خواص الکتریکی صورت گرفته‌است. می‌توان گفت این علاقه ویژه به نانولوله‌ها از ساختار و ویژگی‌های بی‌نظیر آن‌ها سرچشمه می‌گیرد.

 


دانلود با لینک مستقیم


تحقیق درباره بررسی نانولوله کربنی

دانلود تحقیق مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی

اختصاصی از فی فوو دانلود تحقیق مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود تحقیق مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی


دانلود تحقیق مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی

از آنجائیکه شرکت های بزرگ در رشته نانو فناوری  مشغول فعالیت هستند و رقابت بر سر عرصه محصولات جدید شدید است و در بازار رقابت، قیمت تمام شده محصول، یک عامل عمده در موفقیت آن به شمار می رود، لذا ارائه یک مدل مناسب که رفتار نانولوله های کربن را با دقت قابل قبولی نشان دهد و همچنین استفاده از آن توجیه اقتصادی داشته باشد نیز یک عامل بسیار مهم است. به طور کلی دو دیدگاه برای بررسی رفتار نانولوله های کربنی وجود دارد، دیدگاه دینامیک مولکولی و  محیط پیوسته. دینامیک مولکولی با وجود دقت بالا، هزینه های بالای محاسباتی داشته و محدود به مدل های کوچک می باشد. لذا مدل های دیگری که حجم محاسباتی کمتر و توانایی شبیه سازی سیستمهای بزرگتر را با دقت مناسب داشته باشند  بیشتر توسعه یافته اند.

پیش از این بر اساس تحلیل های دینامیک مولکولی و اندرکنش های بین اتم ها، مدلهای محیط پیوسته، نظیر مدلهای خرپایی، مدلهای فنری، قاب فضایی، بمنظور مدلسازی نانولوله ها، معرفی شده اند. این مدلها، بدلیل فرضیاتی که برای ساده سازی در استفاده از آنها لحاظ شده اند، قادر نیستند رفتار شبکه کربنی در نانولوله های کربنی را بطور کامل پوشش دهند.

در این پروژه از ثوابت میدان نیرویی بین اتمها و انرژی کرنشی و پتانسیل های موجود برای شبیه سازی رفتار نیرو های بین اتمی استفاده شده و به بررسی و آنالیز رفتار نانولوله های کربنی از چند دیدگاه  مختلف می پردازیم، و مدل های تدوین شده را به شرح زیر ارائه می نمائیم:

  1. مدل انرژی- معادل
  2. مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS
  3. مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB

مدل های تدوین شده به منظور بررسی خصوصیات مکانیکی نانولوله کربنی تک دیواره بکار گرفته شده است. در روش انرژی- معادل، انرژی پتانسیل کل مجموعه و همچنین انرژی کرنشی نانو لوله کربنی تک دیواره بکار گرفته می شود. خصوصیات صفحه ای الاستیک برای نانو لوله های کربنی تک دیواره برای هر دو حالت صندلی راحتی و زیگزاگ  در جهت های محوری و محیطی بدست آمده است.

در  مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS ، به منظور انجام محاسبات عددی،  نانو لوله کربنی با یک مدل ساختاری معادل جایگزین می شود.

در  مدل اجزاء محدود سوم، کد عددی توسط نرم افزار MATLAB تدوین شده که از روش اجزاء محدود برای محاسبه ماتریس سختی برای یک حلقه شش ضلعی کربن، و تعمیم و روی هم گذاری آن برای محاسبه ماتریس سختی کل صفحه گرافیتی، استفاده شده است.

اثرات قطر و ضخامت دیواره بر روی رفتار مکانیکی هر دو نوع نانو لوله های کربنی تک دیواره و صفحه گرافیتی تک لایه  مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده می شود که مدول الاستیک برای هر دو نوع نانو لوله های کربنی تک دیواره با افزایش قطر لوله بطور یکنواخت افزایش و با افزایش ضخامت نانولوله، کاهش می یابد. اما نسبت پواسون با افزایش قطر ،کاهش می یابد. همچنین منحنی  تنش-کرنش برای نانولوله تک دیواره صندلی راحتی پیش بینی و تغییرات رفتار آنها مقایسه شده است. نشان داده شده که خصوصیات صفحه ای در جهت محیطی و محوری برای هر دو نوع نانو لوله کربنی و همچنین اثرات قطر و ضخامت دیواره نانو لوله کربنی بر روی آنها یکسان می باشد. نتایج به دست آمده در مدل های مختلف یکدیگر را تایید می کنند، و نشان می دهند که هر چه قطر نانو لوله  افزایش یابد، خواص مکانیکی نانولوله های کربنی به سمت خواص ورقه گرافیتی میل می کند.

نتایج این تحقیق تطابق خوبی را با نتایج گزارش شده نشان می دهد.

واژه های کلیدی: نانولوله های کربنی ، خواص مکانیکی، محیط پیوسته ، تعادل- انرژی ، اجزاء محدود ، ورق گرافیتی تک لایه،  ماتریس سختی.

    نانو فناوری عبارت ازآفرینش مواد، قطعات و سیستم های مفید با کنترل آنها در مقیاس طولی نانو متر و بهره برداری از خصوصیات و پدیده های جدید حاصله در آن مقیاس می باشد. به عبارت دیگر فناوری نانو، ایجاد چیدمانی دلخواه از اتم ها و مولکول ها و تولید مواد جدید با خواص مطلوب است. فناوری نانو، نقطه تلاقی اصول مهندسی، فیزیک، زیست شناسی، پزشکی و شیمی است و به عنوان ابزاری برای کاربرد این علوم و غنی سازی آنها در جهت ساخت عناصر کاملاً جدید عمل می کند.

 از  لحاظ ابعادی، یک نانو متر اندازه ای برابر 9-10 متر است (شکل 1-1) . این اندازه تقریباً چهار برابر قطر یک اتم منفرد می باشد

خصوصیات موجی (مکانیک کوانتومی) الکترونها در درون مواد و اندرکنشهای اتمی، بوسیله ی تغییرات مواد در مقیاس نانو متری، تحت تأثیر قرار می گیرند. با ایجاد ساختارهای نانو متری، کنترل خصوصیات اساسی مواد مانند دمای ذوب، رفتار مغناطیسی و حتی رنگ آنها، بدون تغییر ترکیب شیمیایی ممکن خواهد بود. به کارگیری این پتانسیل، باعث ایجاد محصولات و فناوری های جدید با کارایی بسیار بالا خواهد شد که قبلاً ممکن نبوده است. سازمان دهی سیستماتیک ماده در مقیاس طولی نانو متر، مشخصه کلیدی سیستم های زیستی است.

    ساختارهای نانو، نظیر ذرات نانو و نانو لوله ها، دارای نسبت سطح به حجم خیلی بالایی اند، بنابراین اجزای ایده آلی برای استفاده در کامپوزیت ها، واکنش های شیمیایی و ذخیره از انرژی هستند.  از  آنجا که نانوساختارها خیلی کوچک اند، می توانند در ساخت سیستم هایی بکار برده شوند که چگالی المان خیلی بیشتری نسبت به انواع مقیاس های دیگر دارند. بنابراین قطعات الکترونیکی کوچک تر، ادوات سریع تر، عملکردهای پیچیده ترو مصرف بسیار کمتر انرژی را می توان با کنترل واکنش و پیچیدگی نانو ساختار، بطور همزمان بدست آورد.

    در حال حاضر، نانو فناوری یک تکنولوژی توانمند است، اما این پتانسیل را دارد که تبدیل به یک تکنولوژی جایگزین شود. فناوری نانو نه یک فناوری جدید، بلکه نگرشی تازه به کلیه ی فناوری های موجود است و لذا روش های مبتنی بر آن، در اصل همان فناوری های قبلی هستند که در مقیاس نانو انجام می شوند.

    مراکز علمی و دانشگاهی با آگاهی  از  توانایی های وقابلیت های نانو فناوری به تحقیق و پژوهش در این زمینه می پردارند. تفاوت هایی که در سال های اخیر در زمینه ی نانو بوجود آمده است، حاکی  از  افزایش رغبت به این حوزه می باشد. در گذشته، تحقیقات بر اساس علایق و تخصص های محقق پیش می رفت، اما اکنون اغلب کشورها دارای برنامه های مدون و راهبردی مشخص در این زمینه هستند و مراکز علمی و تحقیقاتی خود را مامور پیش برد این برنامه ها کرده اند.

1-2 معرفی نانولوله‌های کربنی

1-2-1 ساختار نانو لوله‌های کربنی

    نانو لوله‌های کربنی [1](CNTs) یک نوع آلوتروپ کربن هستند که  اخیراً کشف شده‌اند. آنها به شکل مولکول استوانه‌ای هستند و خواص شگفت انگیزی دارند که آنها را برای بکارگیری در بسیاری  از  کاربردهای نانوفناوری، الکترونیک، اپتیک و حوزه‌های دیگر علم مواد مناسب می سازد. آنها دارای استحکام خارق العاده‌ای بوده، خواص الکتریکی منحصر به فردی دارند، و هادی کارآمدی برای حرارت هستند.

یک نانولوله عضوی  از  خانواده فلورن هاست، که باکی بال‌ها را نیز شامل می‌شود. فلورن‌ها خوشه‌ی بزرگی  از  اتم‌های کربن در قالب یک قفس بسته می‌باشند و  از  ویژگی های خاصی برخوردارند که پیش  از  این در هیچ ترکیب دیگری یافت نشده بودند. بنابراین، فلورن‌ها به طور کلی خانواده‌ای جالب توجه  از  ترکیب‌ها را تشکیل می‌دهند که به طور قطع در کاربردها و فناوری‌های آینده مورد استفاده وسیع قرار خواهند گرفت.

    ساختارهای عجیب و غریب زیادی از فلورن‌ها[2]، شامل: کروی منظم، مخروطی، لوله‌ای و همچنین اشکال پیچیده و عجیب دیگر وجود دارد. در اینجا ما به توضیح مهمترین و شناخته شده‌ترین آنها می‌پرد از یم. ساختار باکی بال[3] در شکل کره و نانولوله به شکل استوانه است که معمولاً لااقل یک سر آن با درپوش نیم کروی  از  ساختار باکی بال پوشیده شده است (شکل 1-2)

 نام آن  از  اندازه‌اش گرفته شده، زیرا قطر آن در ابعاد نانومتر (تقریباً 50000 برابر کوچکتر  از  قطر موی سر انسان) بوده و این در حالی است که طول آن می‌تواند به بلندی چند میلیمتر برسد. طول بلند چندین میکرونی و قطر کوچک چند نانومتری آنها نسبت طول به قطر بسیار بزرگی را نتیجه می‌دهد. لذا می‌توان آنها را تقریباً به صورت فلورن‌های یک بعدی در نظر گرفت. بدین ترتیب انتظار می‌رود این مواد  از  خواص جالب الکترونیکی، مکانیکی و مولکولی ویژه‌ای برخوردار باشند. مخصوصاً در اوایل، تمام مطالعات تئوری نانولوله‌های کربنی به بررسی اثر ساختار تقریباً یک بعدی آنها بر روی خواص مولکولی و الکترونیکی‌شان معطوف می‌شد.

    نانولوله‌ها در دو دسته‌ی اصلی وجود دارند: نانولوله‌های تک دیواره [4](نانولوله ی کربنی تک دیوارهs) و نانو لوله‌های چند دیواره   [5](MWNTs). نانولوله‌های تک دیواره را می‌توان به صورت ورقه‌های بلند گرافیت در نظر گرفت که به شکل استوانه پیچیده شده‌اند. نسبت طول به قطر نانولوله‌ها در حدود 1000 بوده و همانگونه که قبلاً ذکر شد می‌توان آنها را به عنوان ساختارهای تقریباً یک بعدی در نظر گرفت. نانولوله‌ها مشابه گرافیت تماماً  از  هیبرید SP2 تشکیل شده‌اند،. این ساختار هیبریدی،  از  هیبرید SP3 که در الماس وجود دارد قویتر است و استحکام منحصر به فردی به این مولکول‌ها می‌دهد. نانولوله‌ها معمولاً تحت نیروهای واندروالس[6] به شکل ریسمان به هم می‌چسبند. تحت فشار زیاد، نانولوله‌ها می‌توانند با هم ممزوج و متصل شوند و این امکان به وجود می‌آید که بتوان سیم‌های به طول نامحدود و بسیار مستحکمی را تولید کرد.

1-2-2 کشف نانولوله

    در سال 2006 مارک مونتیوکس[7] و ولادیمیر کوزنشف[8] در مقاله‌ای در ژورنال کربن به بیان مبدأ و منشا جالب، و اغلب تحریف شده‌ی نانولوله‌ها پرداخته‌اند. اغلب مقالات معروف و علمی، کشف لوله‌های نانومتری توخالی کربنی را به سومیوایجیما[9]  از  NEC در سال 1991 نسبت می‌دهند.

فصل اول..

مقدمه نانو. 3

1-1 مقدمه. 4

   1-1-1 فناوری نانو. 4

1-2 معرفی نانولوله‌های کربنی.. 5

   1-2-1 ساختار نانو لوله‌های کربنی.. 5

   1-2-2 کشف نانولوله. 7

1-3 تاریخچه. 10

فصل دوم.

خواص و کاربردهای نانو لوله های کربنی.. 14

2-1 مقدمه. 15

2-2 انواع نانولوله‌های کربنی.. 16

   2-2-1 نانولوله‌ی کربنی تک دیواره (SWCNT). 16

   2-2-2 نانولوله‌ی کربنی چند دیواره (MWNT). 19

2-3 مشخصات ساختاری نانو لوله های کربنی.. 21

   2-3-1 ساختار یک نانو لوله تک دیواره 21

   2-3-2 طول پیوند و قطر نانو لوله کربنی تک دیواره 24

2-4 خواص نانو لوله های کربنی.. 25

   2-4-1 خواص مکانیکی و رفتار نانو لوله های کربن.. 29

       2-4-1-1 مدول الاستیسیته. 29

       2-4-1-2 تغییر شکل نانو لوله ها تحت فشار هیدرواستاتیک... 33

       2-4-1-3 تغییر شکل پلاستیک و تسلیم نانو لوله ها 36

2-5 کاربردهای نانو فناوری.. 39

   2-5-1 کاربردهای نانولوله‌های کربنی.. 40

       2-5-1-1 کاربرد در ساختار مواد. 41

       2-5-1-2 کاربردهای الکتریکی و مغناطیسی.. 43

       2-5-1-3 کاربردهای شیمیایی.. 46

       2-5-1-4 کاربردهای مکانیکی.. 47

فصل سوم.

روش های سنتز نانو لوله های کربنی 55

3-1 فرایندهای تولید نانولوله های کربنی.. 56

   3-1-1 تخلیه از قوس الکتریکی.. 56

   3-1-2 تبخیر/ سایش لیزری.. 58

   3-1-3 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک حرارت(CVD). 59

   3-1-4 رسوب دهی شیمیایی بخار به کمک پلاسما (PECVD ) 61

   3-1-5 رشد فاز  بخار. 62

   3-1-6 الکترولیز. 62

   3-1-7 سنتز شعله. 63

   3-1-8 خالص سازی نانولوله های کربنی.. 63

3-2 تجهیزات.. 64

   3-2-1 میکروسکوپ های الکترونی.. 66

   3-2-2 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM). 67

   3-2-3 میکروسکوپ الکترونی پیمایشی یا پویشی (SEM). 68

   3-2-4 میکروسکوپ های پروب پیمایشگر (SPM). 70

       3-2-4-1 میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM). 70

       3-2-4-2 میکروسکوپ های تونل زنی پیمایشگر (STM). 71

فصل چهارم.

شبیه سازی خواص و رفتار نانو لوله های کربنی بوسیله روش های پیوسته. 73

4-1 مقدمه. 74

4-2 مواد در مقیاس نانو. 75

   4-2-1 مواد محاسباتی.. 75

   4-2-2 مواد نانوساختار. 76

4-3 مبانی تئوری تحلیل مواد در مقیاس نانو. 77

   4-3-1 چارچوب های تئوری در تحلیل مواد. 77

       4-3-1-1 چارچوب محیط پیوسته در تحلیل مواد. 77

4-4 روش های شبیه سازی.. 79

   4-4-1 روش دینامیک مولکولی.. 79

   4-4-2 روش مونت کارلو. 80

   4-4-3 روش محیط پیوسته. 80

   4-4-4 مکانیک میکرو. 81

   4-4-5 روش المان محدود (FEM). 81

   4-4-6 محیط پیوسته مؤثر. 81

4-5 روش های مدلسازی نانو لوله های کربنی.. 83

   4-5-1 مدلهای مولکولی.. 83

       4-5-1-1 مدل مکانیک مولکولی ( دینامیک مولکولی) 83

       4-5-1-2 روش اب انیشو. 86

       4-5-1-3 روش تایت باندینگ... 86

       4-5-1-4 محدودیت های مدل های مولکولی.. 87

   4-5-2 مدل محیط پیوسته در مدلسازی نانولوله ها 87

       4-5-2-1 مدل یاکوبسون. 88

       4-5-2-2 مدل کوشی بورن. 89

       4-5-2-3 مدل خرپایی.. 89

       4-5-2-4 مدل  قاب فضایی.. 92

4-6 محدوده کاربرد مدل محیط پیوسته. 95

   4-6-1 کاربرد مدل پوسته پیوسته. 97

   4-6-2 اثرات سازه نانولوله بر روی تغییر شکل.. 97

   4-6-3 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله. 98

   4-6-4 اثرات ضخامت تخمینی بر کمانش نانولوله. 99

   4-6-5 محدودیتهای مدل پوسته پیوسته. 99

       4-6-5-1 محدودیت تعاریف در پوسته پیوسته. 99

       4-6-5-2 محدودیت های تئوری کلاسیک محیط پیوسته. 99

   4-6-6 کاربرد مدل تیر پیوسته   100

فصل پنجم.

مدل های تدوین شده برای شبیه سازی رفتار نانو لوله های کربنی 102

5-1 مقدمه. 103

5-2 نیرو در دینامیک مولکولی.. 104

   5-2-1 نیروهای بین اتمی.. 104

       5-2-1-1 پتانسیلهای جفتی.. 105

       5-2-1-2 پتانسیلهای چندتایی.. 109

   5-2-2 میدانهای خارجی نیرو. 111

5-3 بررسی مدل های محیط پیوسته گذشته. 111

5-4 ارائه مدل های تدوین شده برای شبیه سازی نانولوله های کربنی.. 113

   5-4-1 مدل انرژی- معادل. 114

       5-4-1-1 خصوصیات  محوری نانولوله های کربنی تک دیواره 115

       5-4-1-2 خصوصیات  محیطی نانولوله های کربنی تک دیواره 124

   5-4-2 مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS. 131

       5-4-2-1 تکنیک عددی بر اساس المان محدود. 131

       5-4-2-2 ارائه 3 مدل تدوین شده اجزاء محدود توسط نرم افزار ANSYS. 141

   5-4-3 مدل اجزاء محدود بوسیله کد عددی تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB.. 155

       5-4-3-1 مقدمه. 155

       5-4-3-2 ماتریس الاستیسیته. 157

       5-4-3-3 آنالیز خطی و روش اجزاء محدود برپایه جابجائی.. 158

       5-4-3-4 تعیین و نگاشت المان. 158

       5-4-3-5 ماتریس کرنش-جابجائی.. 161

       5-4-3-6 ماتریس سختی برای یک المان ذوزنقه ای.. 162

       5-4-3-7 ماتریس سختی برای یک حلقه کربن.. 163

       5-4-3-8 ماتریس سختی برای یک ورق گرافیتی تک لایه. 167

       5-4-3-9 مدل پیوسته به منظور تعیین خواص مکانیکی ورق گرافیتی تک لایه. 168

فصل ششم.

نتایج   171

6-1 نتایج حاصل از مدل انرژی-معادل. 172

   6-1-1 خصوصیات محوری نانولوله کربنی تک دیواره 173

   6-1-2 خصوصیات محیطی نانولوله کربنی تک دیواره 176

6-2 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله نرم افزار ANSYS. 181

   6-2-1 نحوه مش بندی المان محدود نانولوله های کربنی تک دیواره در نرم افزار ANSYS و ایجاد ساختار قاب فضایی و مدل سیمی به کمک نرم افزار ]54MATLAB [. 182

   6-2-2 اثر ضخامت بر روی مدول الاستیک نانولوله های کربنی تک دیواره 192

6-3 نتایج حاصل از مدل اجزاء محدود بوسیله کد تدوین شده توسط نرم افزار MATLAB.. 196

فصل هفتم.

نتیجه گیری و پیشنهادات 203

7-1 نتیجه گیری.. 204

7-2 پیشنهادات.. 206

فهرست مراجع 207

شامل 225 صفحه فایل word قابل ویرایش


دانلود با لینک مستقیم


دانلود تحقیق مدلسازی و آنالیز خواص مکانیکی نانولوله های کربنی