محققان پژوهشکده‌ی علوم و فناوری نانوی دانشگاه کاشان، با انجام پژوهش‌های جدیدی در زمینه‌ی نانولوله‌های کربنی، کاربرد آنها را در نانوسازه‌های هوشمند عملی‌تر کردند.
نانولوله‌های کربنی در نانوسازه‌های هوشمند
محققان پژوهشکده‌ی علوم و فناوری نانوی دانشگاه کاشان، با انجام پژوهش‌های جدیدی در زمینه‌ی نانولوله‌های کربنی، کاربرد آنها را در نانوسازه‌های هوشمند عملی‌تر کردند.
در سال‌های اخیر، ارتعاشات عرضی نانولوله‌های کربنی که کاربرد آنها را تا سطح بالایی افزایش می‌دهد، با استفاده از شبیه‌سازی تیر اویلر- برنولی و تیر تیمو شینکو مورد مطالعه قرار گرفته‌است ولی در هیچ‌یک، شکل هندسی پوسته استوانه‌ای برای نانولوله‌های کربنی لحاظ نشده‌است.
دکتر علی قربان‌پور آرانی، عضو هیئت علمی دانشگاه کاشان، به همین منظور در شبیه‌سازی نانولوله‌های کربنی، شکل هندسی پوسته استوانه‌ای برای نانولوله‌های کربنی را لحاظ کرده‌است.
از نتایج این پژوهش، می‌توان در ساخت نانومته‌ها، نانوحسگرها، نانورزوناتورها و نانوسازه‌های هوشمند استفاده نمود.
دکتر قربان‌پور در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو گفت: «در این تحقیق، اثر مقیاس نانو روی ارتعاشات آزاد با استفاده از تئوری‌های تیر اویلر- برنولی، تیر تیموشنکو و پوسته‌ی استوانه‌ای دانل بررسی شده‌است. بنابراین تمام مدل‌ها برای شبیه‌سازی نانولوله‌های کربنی و استفاده از تئوری‌های مکانیک محیط‌های پیوسته در تحلیل، در نظر گرفته شده‌است».
او ادامه داد: «ابتدا با جمع‌آوری مراجع و مطالعه آنها و معادلات حرکت برای تئوری‌های تیر اویلر- برنولی، تیر تیموشنکو و پوسته‌ی استوانه‌ای دانل را به‌دست آوردیم. سپس با در نظر گرفتن اثرات مقیاس نانو، نیروی واندروالس بین نانولوله‌ی داخلی و خارجی در معادلات حرکت برای نانولوله‌ی کربنی دو جداره و مودهای کمانش با توجه به شرایط مرزی تکیه‌گاه ساده به‌صورت توابع سینوسی، معادلات حرکت را حل نموده و آنگاه فرکانس‌های طبیعی را به‌دست آوردیم. در ادامه هم به مقایسه‌ی تئوری‌های تیر اویلر- برنولی و تیر تیموشنکو و پوسته‌ی استوانه‌ای دانل پرداختیم».
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که تئوری تیر تیموشنکو برخلاف تئوری تیر اویلر برنولی اثرات تغییر شکل برشی و ممان اینرسی چرخشی را در نظر گرفته‌است. این اثرات برای نانولوله‌های کربنی با عدد موج طولی بزرگ اهمیت بیشتری دارد.
از سویی دیگر، اثر مقیاس نانو روی تئوری‌های فوق در نظر گرفته شده‌است و نتایج آن نشان می‌دهد که فرکانس طبیعی نانولوله‌ی کربنی تک جداره با افزایش عدد موج طولی افزایش می‌یابد. پیش‌بینی تئوری غیرمحلی برای فرکانس‌های طبیعی نیز کمتر از تئوری کلاسیک (محلی) است. همچنین نتایج حاکی از آن است که با افزایش نسبت طول به قطر، فرکانس‌های طبیعی کاهش می‌یابد.
جزئیات این پژوهش -که با همکاری دکتر مهدی محمدی‌مهر، دکتر علی عارف‌منش، دکتر عباس لقمان، محمد شریف زارعی، محمد هاشمیان آدریانی، سعید امیر در گروه مهندسی مکانیک دانشگاه کاشان انجام شده،- در مجله‌ی Part C J. Mechanical Engineering Science: (جلد ۲۲۴، صفحات۷۵۶- ۷۴۵، سال ۲۰۱۰) منتشر شده‌است.
