مطالعه و بررسی رفتار استاتیکی و دینامیکی نانو انبرک ها ی کربنی تحت تاثیر نیرو های واندروالسی و الکترواستاتیکی

در این پایان نامه، ابتدا سعی بر آن شده تا رفتار استاتیکی نانوانبرک ها که تحت تاثیر نیروهای الکترواستاتیکی و واندروالسی تحریک می شوند، مورد بررسی قرار گیرد. در ادامه رفتار دینامیکی نانوانبرک ها تحت تاثیر همان نیروهای مشابه مورد مطالعه قرار گرفته است. الکترود های نانو انبرک ها متشکل از نانوتیوب هایی با شرایط مرزی یک سرگیردار در نظر گرفته شده است. در این مطالعه تمامی پارامتر ها در شبیه سازی نانوتیوب ها بر اساس مدل نانو تیر ها فرض شده است. همچنین معادلات دیفرانسیل غیر خطی حاکم بر مبنای مکانیک پیوسته و تئوری تیر اولر- برنولی می باشد. از سویی به دلیل غیر خطی بودن معادلات حاکم بر ساختار نانوتیوب ها که ناشی از غیر خطی بودن ترم الکترواستاتیکی و نیز واندروالس و همچنین انرژی casimir ( در صورت وجود ) می باشد، حل تحلیلی برای مدل ها وجود ندارد. به همین منظور روش های عددی جهت کسب نتایج مد نظر قرار گرفته است. در این راستا از روش های عددی خطی سازی گام به گام و در ادامه از روش گلرکین برای حل معادلات انتگرالی دیفرانسیلی و یا دیفرانسیلی حاکم بر مسئله بهره گرفته شده است. با وجود شتاب روز افزون در گسترش ساختارهای nems و از سویی پیچیدگی در شناخت ساختار های نانو که تا کنون شناخته شده، مقدار داده های تجربی به شدت محدود می باشد. علاوه بر این، تحلیل ها و فرمول های دقیق در طراحی ساختار های nemsهنوز به دلیل فقدان کم می باشد. در طول پروسه ی تحلیل، ابتدا پایداری استاتیکی مدل پیشنهادی مورد مطالعه قرار گرفته است و ولتا‍ژی که منجر به ناپایداری ساختار می شود و به نام ولتاژ pull-in معروف است، تعیین می گردد. در بخش بعدی تاثیر طول و فاصله ی ما بین نانوتیوب ها به روی ولتاژ pull-in مورد بررسی قرار گرفته است. طول بحرانی و ولتا‍ژ pull-in برای هر طیفی از مشخصات هندسی نانوتیوب ها ارائه می گردد. در نهایت پدیده ی pull-in دینامیکی تحت اعمال ولتاژ های الکتریکی dc پله ای بررسی شده است. متعاقبا ولتا‍ژ pull-in دینامیکی برای ساختارها ی نانو انبرک با نانوتیوب ها یک سرگیردار ارائه شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که تاثیرات ابعادی نانو تیوب ها چشم گیر بوده و می بایست مد نظر قرار گیرد. در ضمن فرض بر آن شده است که توزیع خواص در طول و ضخامت نانوتیوب ها یکسان در نظر گرفته شود.