Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nhìn nhận về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hành vi động học đối xứng trục của ống nano carbon đa lớp
Tóm tắt
Trong bài báo này, các ảnh hưởng của nhiệt độ đến các chế độ thở radian (RBMs) và sự lan truyền sóng radial trong ống nano carbon đa lớp (MWCNTs) được nghiên cứu thông qua mô hình liên tục của nhiều lớp vỏ đàn hồi đồng nhất. Lực van der Waals giữa các ống được mô phỏng như một hàm phi tuyến của khoảng cách giữa các lớp của MWCNTs. Các phương trình điều khiển được giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Một loạt các tỉ lệ bán kính trong cùng đến độ dày của MWCNTs được xem xét để tăng cường mức độ nghiên cứu. Giải pháp được trình bày được xác minh bằng cách so sánh các kết quả với các báo cáo trong tài liệu. Các ảnh hưởng của nhiệt độ đến hệ số tương tác van der Waals giữa các lớp của MWCNTs được xem xét. Kết quả cho thấy sự biến đổi của hệ số tương tác van der Waals ở nhiệt độ cao là đáng kể. Tiếp theo, sự biến đổi của tần số RBM và sự lan truyền sóng radial trong MWCNTs với nhiệt độ lên đến 1 600 K được minh họa. Kết quả cho thấy các MWCNT dày nhạy cảm hơn với nhiệt độ so với các MWCNT mỏng.
Từ khóa
#nhiệt độ #ống nano carbon đa lớp #chế độ thở radian #sự lan truyền sóng radial #lực van der Waals #phương pháp phần tử hữu hạnTài liệu tham khảo
Pantano, A., Parks, M. D., Boyce, M.C.: Mechanics of deformation of single- and multi-wall carbon nanotubes. J. Mech. Phys. Solids 52, 789–821 (2004)
Pantano, A., Boyce, M. C., Parks, D. M.: Mechanics of axial compression of single and multi-wall carbon nanotubes. J. Eng. Mater. Technol. 126, 279–284 (2004)
Wang, Y., Ni, X. G., Wang, X. X., et al.: Effect of temperature on deformation of carbon nanotube under compression. Chin. Phys. 12, 1007–1010 (2003)
Jeng, Y. R., Tsai, P. C., Fang, T. H.: Effects of temperature and vacancy defects on tensile deformation of single-walled carbon nanotubes. J. Phys. Chem. Solids 65, 1849–1856 (2004)
Zhu, S. Q., Wang, X.: Effect of environmental temperatures on elastic properties of single-walled carbon nanotube. J. Therm. Stresses 30, 1195–1210 (2007)
Chen, X., Wang, X., Sheng, G. G.: Effects of strain rates and temperatures on the mechanical properties of multi-walled carbon nanotubes. Phys. Scr. 75, 455–459 (2007)
Zhang, Y. C., Chen, X., Wang, X.: Effects of temperature on mechanical properties of multi-walled carbon nanotubes. Compos. Sci. Technol. 68, 572–581 (2008)
Liu, T. T., Wang, X.: Dynamic elastic modulus of single-walled carbon nanotubes in different thermal environments. Phys. Lett. A 365, 144–148 (2007)
Hepplestone, S. P., Ciavarella, A. M., Janke, C., et al.: Size and temperature dependence of the specific heat capacity of carbon nanotubes. Surf. Sci. 600, 3633–3636 (2006)
Hone, J., Llaguno, M. C., Biercuk, M. J., et al.: Thermal properties of carbon nanotubes and nanotube-based materials. Appl. Phys. A 74, 339–343 (2002)
Hone, J., Whitney, M., Zettl, A.: Thermal conductivity of single-walled carbon nanotubes. Synth. Met. 103, 2498–2499 (1999)
Zhang, G., Li, B.: Thermal conductivity of nanotubes revisited: Effects of chirality, isotope impurity, tube length, and temperature. J. Chem. Phys. 123, 1–4 (2005)
Mensah, N. G., Nkrumah, G., Mensah, S. Y., et al.: Temperature dependence of the thermal conductivity in chiral carbon nanotubes. Phys. Lett. A 329, 369–378 (2004)
Li, C., Chou, T. W.: Axial and radial thermal expansions of single-walled carbon nanotubes. Physical Review B — Condensed Matter and Materials Physics 71, 1–6 (2005)
Singh, B. P., Verma, A.: Thermal expansion in single-walled carbon nanotubes at different temperatures. Int. J. Nanosci. 7, 305–313 (2008)
Jiang, H., Liu, B., Huang, Y., et al.: Thermal expansion of single wall carbon nanotubes. J. Eng. Mater. Technol. 126, 265–270 (2004)
Zhang, Y. Q., Liu, X., Zhao, J. H.: Influence of temperature change on column buckling of multiwalled carbon nanotubes. Phys. Lett. A 372, 1676–1681 (2008)
Lee, H. L., Chang, W. J.: A closed-form solution for critical buckling temperature of a single-walled carbon nanotube. Physica E 41, 1492–1494 (2009)
Zhang, C. L., Shen, H. S.: Buckling and postbuckling analysis of single-walled carbon nanotubes in thermal environments via molecular dynamics simulation. Carbon 44, 2608–2616 (2006)
Xiaohu, Y., Qiang, H.: Investigation of axially compressed buckling of a multi-walled carbon nanotube under temperature field. Compos. Sci. Technol. 67, 125–134 (2007)
Raravikar, N. R., Keblinski, P., Rao, A.M., et al.: Temperature dependence of radial breathing mode Raman frequency of single-walled carbon nanotubes. Phys. Rev. B 66, 2354241–2354249 (2002)
Ouyang, Y., Fang, Y.: Temperature dependence of the raman spectra of carbon nanotubes with 1064 nm excitation. Physica E 24, 222–226 (2004)
Meletov, K. P., Krestinin, A. V., Arvanitidis, J., et al.: Temperature effects in the Raman spectra of bundled single-wall carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 477, 336–339 (2009)
Zhou, Z., Ci, L., Song, L., et al.: The intrinsic temperature effect of Raman spectra of double-walled carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 396, 372–376 (2004)
Murmu, T., Pradhan, S. C.: Thermo-mechanical vibration of a single-walled carbon nanotube embedded in an elastic medium based on nonlocal elasticity theory. Comput. Mater. Sci. 46, 854–859 (2009)
Peng, Z., Yonggang, H., Geubelle, P., et al.: On the continuum modeling of carbon nanotubes. Acta Mech. Sin. 18, 528–536 (2002)
Talebian, S. T., Tahani, M., Hosseini, S. M., et al.: Displacement time history analysis and radial wave propagation velocity in pressurized multiwall carbon nanotubes. Comput. Mater. Sci. 49, 283–292 (2010)
He, X. Q., Kitipornchai, S., Wang, C. M., et al.: Modeling of van der Waals force for infinitesimal deformation of multiwalled carbon nanotubes treated as cylindrical shells. Int. J. Solids Struct. 42, 6032–6047 (2005)
Reddy, J. N.: Energy Principles and Variational Methods in Applied Mechanics, 2th edn. John Wiley & Sons, New Jersey (2002)
Peng, J., Wu, J., Hwang, K. C., et al.: Can a single-wall carbon nanotube be modeled as a thin shell? J. Mech. Phys. Solids 56, 2213–2224 (2008)
Zhang, D. B., Dumitrica, T.: Elasticity of ideal single-walled carbon nanotubes via symmetry-adapted tight-binding objective modeling. Appl. Phys. Lett. 93, (2008)
Yakobson, B. I., Brabec, C. J., Bemholc, J.: Nanomechanics of carbon tubes: instability beyond linear response. Phys. Rev. Lett. 76, 25l1–2514 (1996)
Liew, K. M., Wang, Q.: Analysis of wave propagation in carbon nanotubes via elastic shell theories. Int. J. Eng Sci 45, 227–241 (2007)
Talebian, S. T., Tahani, M., Abolbashari, M. H., et al.: Effects of dimensional parameters and various boundary conditions on axisymmetric vibrations of multi-walled carbon nanotubes using a continuum model. Arch. Appl. Mech. 81, 1129–1140 (2011)
Uchida, T., Tazawa, M., Sakai, H., et al.: Radial breathing modes of single-walled carbon nanotubes in resonance Raman spectra at high temperature and their chiral index assignment. Appl. Surf. Sci. 254, 7591–7595 (2008)
Xiao, J. R., Lopatnikov, S. L., Gama, B. A., et al.: Nanomechanics on the deformation of single- and multi-walled carbon nanotubes under radial pressure. Mater. Sci. Eng. A 416, 192–204 (2006)
Talebian, S. T., Tahani, M.: A study on dynamic behaviour of functionally graded thick hollow circular cylinders. Proc. IMechE, Part C: J. Mech Eng Sci. 226, 498–513 (2011)