پیش بینی خواص مکانیکی نانو لوله های کربنی بوسیله مدل مکانیک مولکولی

دو دهه ی گذشته شاهد پیشرفت بی سابقه ای در زمینه ی علم و فناوری نانو بوده است همانگونه که تعداد فزاینده نشریات مختص به ساخت، توصیف ویژگی ها و کاربرد های نانو لوله های کربنی گویای این امر است. این به دلیل خصوصیات ممتاز مکانیکی، الکترونیکی و سایر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نانولوله های کربنی نسبت به دیگر مواد موجود است. 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 خواص مکانیکی نانولوله های کربنی کایرال شامل مدول های یانگ محیطی و طولی، نسبت پوآسون و مدول برشی را در بر داشته باشد. بدین منظور، ابتدا مدول یانگ، نسبت پوآسون و سختی خمشی گرافن به عنوان المان پایه ی نانو لوله های کربنی، 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 کربنی کایرال محاسبه شده اند. همچنین، رفتار کمانشی نانولوله های کربنی 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.