بررسي رفتار ديناميكي كامپوزيتهاي نانوالياف
به گزارش سرويس پژوهشي ايسنا، نحوه پاسخ نانوكامپوزيتهاي مورد استفاده در وسايل الکترونيکي يا سازهيي به بارهاي احتمالي وارد به آنها، موجب عملکرد متفاوت اين مواد ميشود كه با شناخت صحيح اين پاسخها، ميتوان عملکرد اين وسايل را بهبود داد.
سيد محمد هاشمينژاد، محقق دانشگاه علم و صنعت كه پژوهشي را در اين زمينه انجام داده، هدف از انجام اين پژوهش را به دست آوردن پاسخ مکانيکي نانوکامپوزيتها، تحت بار ديناميکي پايدار، بيان کرد و افزود: در اين تحليل، اثرات کوچک شدن ناهمگنيها (نانوفيبرها) در رفتار مکانيکي سازههايي که متشکل از اين ناهمگنيها هستند مورد بررسي قرار گرفته است. تا چندي پيش، با در نظر نگرفتن اين اثر در حل مسايل، رفتار سازهها مستقل از اندازه ناهمگنيها بود، اما با وارد کردن صحيح اين اثر، مشاهده ميشود که رفتار سازهها به صورت محسوسي به اندازه ناهمگنيها (شعاع نانوالياف) وابسته است.
وي براي اين کار، ابتدا روابط مورد نياز براي اثرات سطح در مقياس نانو را به دست آورده، سپس با استفاده از حالت تحليلي موجود، حالت ناهمگني مواد (در حالتي که اثرات سطح در نظر گرفته نشده است) را بررسي و حل كرده است. در اين حل، پاسخ يک ماده نانوکامپوزيتي، بدون در نظر گرفتن اثرات سطح بدست آمدهاست. در ادامه، با استفاده از روابط موجود و شرايط مرزي اثرات سطح، مساله را دوباره حل کرده و به اين ترتيب حل کامل مساله به دست آمده است.
دکتر هاشمينژاد براي بررسي درستي نتايج موجود، چند مثال براي نمونه حل كرده که در اين مثالها، ماده زمينه آلومينيوم فرض گرديدهاست.
وي نتايج اين پژوهش را به صورت تحليلي و عددي ارايه کردهاست. در نتايج عددي، مقادير سرعت گسترش و ضعيف شدن امواج فشاري و برشي در ماده نانوکامپوزيت (با زمينه آلومينيومي)، استخراج گرديدهاست. اين نتايج، براي دو گونه فيبر سخت و نرم بهطور جداگانه محاسبه شدهاست. همچنين دامنه وسيعي براي فرکانس موج ورودي در نظر گرفته شدهاست. علاوه بر اين، نتايجي براي خواص موثر ديناميکي نانوکامپوزيت ارايه گرديدهاست.
نکته قابل توجه اين است که نتايج به دست آمده، در هر مثال عددي با مثال حل شده متناظر که در آن اثرات سطح در نظر گرفته نشده بود مقايسه شده و مشخص شده که اثرات سطح، مقادير تنش را بهصورت محسوسي براي شعاعهاي کمتر از 20 نانومتر تغيير ميدهد؛ البته، اين تغيير وابسته به نوع فيبر، درصد حجمي آن در نانوکامپوزيت، فرکانس موج ورودي و نوع موج (فشاري يا برشي) است. بهطور خلاصه، وابستگي نتايج به اندازه فيبر، در فيبر نرم با درصد حجمي بيشتر مشهودتر است.
استاد دانشگاه علم و صنعت در ادامه گفت: در پژوهشهاي اخير، اثرات سطحي براي نانوکامپوزيتها در پاسخ به بارهاي استاتيکي، مورد بررسي قرار گرفته بود؛ اما در اين پژوهش پاسخ اين سازهها به بارهاي ديناميکي پايدار مانند گسترش پايدار امواج بررسي شدهاست.