بررسی اثر کایرالیته و قطر نانولوله های کاربید سیلیکون بر مدول یانگ

نانولوله های کاربید سیلیکون (SiCNTS) به دلیل پایداری شیمیایی و حرارتی بالا، استحکام ویژه قابل توجه، قابلیت عملکرد در محیط های سخت و زیست سازگاری بیشتر از نانولوله های کربنی در سال های اخیر توجه زیادی را در حوزه نانومکانیک و نانوکامپوزیت ها به خود جلب کرده اند. در میان خواص مکانیکی این نانوساختارها، مدول یانگ به عنوان یکی از بنیادی ترین شاخص ها برای سنجش سختی کشسان و توان تحمل تغییر شکل اهمیت ویژه ای دارد. در این پژوهش اثر قطر و کایرالیته بر مدول یانگ نانولوله های کاربید سیلیکون با استفاده از نظریه تابعی چگالی با تقریب GGA-PBE با کد OpenMX شد. به منظور بررسی همزمان اثر قطر و کایرالیته، سه نانولوله هر یک از خانواده های آرمچیر، زیگزاگ و کایرال با قطرهای متفاوت مطالعه شدند. همچنین سه نانولوله از این سه خانواده با قطرهای تقریبا یکسان انتخاب شد تا اثر کایرالیته مستقل از قطر ارزیابی شود. نتایج نشان داد که مدول یانگ تابعی از قطر و کایرالیته است و رفتار مکانیکی در خانواده های مختلف تفاوت معنی داری دارد. مقایسه نانولوله های هم قطر نیز بیانگر نقش تعیین کننده آرایش اتمی در تعیین سختی محوری این نانوساختارها است. نتایج این مطالعه شناخت دقیق تری از رابطه ساختار-خواص مکانیکی در نانولوله های کاربید سیلیکون ارائه می دهد و می تواند راهنمایی موثر برای طراحی نانوساختارهای با عملکرد مکانیکی بهینه در کاربردهای پیشرفته باشد.

کلیدواژه ها:

نانولوله ، کاربید سیلیکون ، مدول یانگ ، نظریه تابعی چگالی ، OpenMX ، کایرالیته ، قطر نانولوله