بررسي تأثيرات طول، قطر و كايراليتي بر خواص مكانيكي نانولوله هاي كربني معيوب

Investigating the effects of length, diameter and chirality on the mechanical properties of defective carbon nanotubes

نانولوله‌هاي كربني داراي ساختارهاي مختلف با محدوده قطري و طولي گسترده‌اي تحليل گرديد. تأثير پارامترهاي هندسي نانولوله‌هاي كربني شامل قطر، طول و كايراليتي بر مدول‌هاي يانگ و برشي نانولوله‌ها، به‌طور مستقل بررسي گرديد. همچنين ميزان كاهش مدول نانولوله كربني در اثر وجود عيب جاي خالي و افزايش تعداد و مكان عيب تعيين‌شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه قطر نانولوله، تأثير بيشتري نسبت به طول نانولوله بر خواص الاستيك دارد. با مقايسه‌ي نتايج به‌دست‌آمده براي نانولوله‌هاي آرمچير، زيگزاگ و كايرال، عيب جاي خالي بيشترين تأثير را بر مدول يانگ نانولوله كايرال داشت.

Carbon nanotubes are obtained from rolling a graphene sheet of a given size and at a specific direction. Due to the strong carbon-carbon covalent bonds, nanotubes have unique mechanical and electrical properties. In this paper, using finite element and molecular mechanics methods, the covalent bonds between the carbon atoms in the nanotube have been modeled using linear beam element. Carbon nanotubes with different diameter and length ranges have been analyzed. The effects of nanotube length, diameter and chirality on nanotubes Young's and shear Modului have been investigated, independently. Also, the decrease in nanotube modulus due to the number and position of vacancy defects has been determined. The results show that, nanotube diameter has a larger effect, compared to nanotube length, on elastic properties, especially Young's modulus. Comparing the results obtained for armchair, zigzag, and chiral nanotubes, vacancy defect had the most effect on chiral nanotube Young's modulus, with a chiral angle of 49.15 degrees.