تعیین خواص الاستیک ارتوتروپیک و مطالعه اثر اندازه نانوصفحات گرافنی یک لایه و دو لایه با استفاده از روش اجزاء محدود اتمی

در مطالعه حاضر، اثر اندازه روی خواص الاستیک نانوصفحات گرافنی نوع آرمیچری یک لایه و دو لایه بررسی شد. به منظور حفظ ماهیت گسسته نانوصفحات، با ساختارهای قاب فضایی معادلسازی شد و سپس روش المان محدود برای پیشبینی خواص الاستیک استفاده گردید. برای تایید نتایج، مقادیر عددی با تحقیقات دیگران مقایسه گردید. بر اساس نتایج، تابعیت وابستگی خواص مکانیکی صفحات دولایه به اندازه آنها، اختلاف جزئی نسبت به تابعیت در صفحات یک لایه دارد. همچنین مشخص شد که در هر دو نوع تک لایه و دو لایه، خواص الاستیک در اندازه های کوچک نانوصفحه، وابسته به جهت بوده هر چند با افزایش اندازه به سمت ارتوتروپی رفته و با افزایش بیشتر اندازه نانوصفحه، این وابستگی کمتر شده و در نهایت به سمت ایزوتروپی میل میکند. در همین رابطه، نتایج نشان داد که در نانوصفحه کوچک ( )، مدول های یانگ در دو راستا دارای اختلاف حدود ۶%، در اندازه بزرگتر ( ) این اختلاف به حدود ۲% رسیده و با بزرگتر شدن نانوصفحه به  این اختلاف به حدود ۷/۰% کاهش یافته است. بعلاوه، ضرایب پواسون در دو راستای متعامد، در نانوصفحات مربعی یک لایه در ابعاد کوچک ( )، دارای اختلاف قابل توجه حدود ۱۹% است؛ با رسیدن به اندازه ( ) اختلاف به حدود ۸% رسیده و در نهایت با رسیدن اندازه نانوصفحه به ، اختلاف خیلی کمتر شده و به حدود ۵/۱% رسیده است. این نتایج عددی نشان می دهد که همگرایی به ایزوتروپی در مدول یانگ سریع تر از نسبت پواسون رخ داده است.

کلیدواژه ها:

نانوصفحه گرافن ، لایه ها ، خواص الاستیک ، مدل المان محدود اتمی