Multiscale Modeling of Carbon Nanotube-based Nanocomposites using Computational Mechanics Approach
| العنوان بلغة أخرى: |
نمذجة حاسوبية متعددة النطاقات للخصائص الميكانيكية للمواد المركبة المقواة بألياف نانوكربونية متناهية الصغر |
|---|---|
| المؤلف الرئيسي: | الخروصي، موسى سالم موسى (مؤلف) |
| مؤلفين آخرين: | Pervez, Tasneem (Advisor) , Al Zebdeh, Khalid (Advisor) |
| التاريخ الميلادي: |
2016
|
| موقع: | مسقط |
| الصفحات: | 1 - 216 |
| رقم MD: | 946665 |
| نوع المحتوى: | رسائل جامعية |
| اللغة: | الإنجليزية |
| الدرجة العلمية: | رسالة دكتوراه |
| الجامعة: | جامعة السلطان قابوس |
| الكلية: | كلية الهندسة |
| الدولة: | عمان |
| قواعد المعلومات: | Dissertations |
| مواضيع: | |
| رابط المحتوى: |
عدد مرات التحميل
44
| المستخلص: |
تهدف الدراسة إلى تطوير نماذج حاسوبية متعددة القياسات (Multi-scale model) لدراسة الخصائص الميكانيكية للمواد المركبة (Composites) المحتوية على ألياف نانوكربونية باستخدام طريقة العنصر المحدد (Finite Element Method) معتمدة على مكانيكا الذرة وعلى فهم التفاعلات بين المواد المركبة. ألياف الكربون الدقيقة (Carbon Nanotubes) تمتلك خصائص قوة ميكانيكية وكهربائية وحرارية ومغناطيسية مميزة تجعلها مفيدة في العديد من التطبيقات في مختلف المجالات الهندسية التي تستفيد استفادة كاملة من هذه الخصائص الفريدة مثل القوة الميكانيكية والقدرة العالية على التوصيل الحراري والكهربائي. خلال العقدين الماضيين -أي بعد اكتشاف هذا النوع من الأنابيب الدقيقة من قبل العالم الياباني إيجمان في عام 1991م -تم تطوير تقنيات مختلفة لإنتاجها مختبريا بكميات كبيرة، بما في ذلك تفريغ القوس من الشحنات (dischargearc) أو باستخدام الليزر (dual-phase laser)، أو ترسيب الأبخرة الكيمائية (chemical vapor deposition)، وغيرها من الطرق. تكمن أهمية هذه الدراسة في أن التغير في الخصائص الميكانيكية لهذه العناصر الدقيقة (Nanotubes Carbon) يؤثر بشكل مباشر وكبير على جميع الخصائص الأخرى مثل التوصيل الحراري والكهربائي والضوئي والمغناطيسي الأمر الذي جعل هذا النوع من الدراسات محضنا خصبا للكثير من الباحثين في مجال تطوير المواد الدقيقة. يمكن تقسيم هذه البحوث إلى قسمين رئيسين: (1) بحوث تعتمد على استخراج الخصائص الميكانيكية لهذا النوع من المواد مخبريا (2) وبحوث تعتمد على نمذجة هذه المواد حاسوبيا من خلال محاكاة التفاعلات والتغيرات التي تحدث في المادة الحقيقية في المستويات الدقيقة غير المرئية والمستويات الأعلى واستخراج مدى تأثيرها على خصائص المادة الميكانيكية في المستوى المرئي. معظم البحوث المنشورة تعتمد على القسم الأول من التحليل وهو التحليل المخبري والذي بطبيعة الحال يعطي نتائج عملية ومفيدة لتطوير أداء المواد الموجودة لكن يبقى النطاق التجريبي محدودا جدا ويستهلك الكثير من الوقت خاصة تحليل المواد المتناهية الدقة والتي في كثير من الأحيان تعتمد على طريقة تصنعيها مما يجعل الأمر عسيرا لوضع آلية ذات معايير متفق عليها إذ إن كل مادة تحتاج إلى سلسلة طويلة من تحضير العينات واختبار قوتها وخصائصها. كل هذه المعوقات وغيرها جعلت الحاجة إلى تطوير نموذج حاسوبي قادر على توقع خصائص المادة في ظروف مختلفة أمرا ضروريا قبل الشروع في تحليلها مخبريا. إضافة إلى ذلك، يمكن للنماذج الحاسوبية أن تساعد في تطوير مواد جديدة ذات خصائص مطورة ومختلفة مناسبة لتطبيقات معينة بحيث ترفع الأداء بأقل جهد ممكن. احتوت الأطروحة على مقدمة وأربعة مباحث وخاتمة. شرحت المقدمة نبذة بسيطة عن الموضوع وطريقة البحث المتبعة كما تطرقت إلى أهم المواضيع الجديدة التي ناقشتها الأطروحة، أما المباحث الأربعة فقد ناقشت تحليل الخصائص الميكانيكية ابتداءا من المستوى الذري الدقيق لمادة الألياف النانوكربونبة ثم مستوى النانو الذي يحتوي على أنبوب كربوني محاط بطبقة من البولمر (RVEN) ثم استخدام هذه الخصائص لتحليل المادة في مستوى المايكرو، وقد لخصت الخاتمة أهم النتاج التي خلصت إليها الدراسة كما تطرقت إلى أهم العناصر التي تميزت بها الأطروحة مقارنة بالبحوث التي تم نشرها في هذا المجال كم أوضحت المجالات التي يمكن توسيع الأفق والبحث فيها باستخدام النموذج المبتكر. كانت النتائج في جميع النطاقات على اتفاق جيد مع البيانات النظرية والعددية التي تم نشرها، كما أن النتائج أوضحت تأثير تغير نوع وحجم وترتيب الألياف النانوكربونية على خصائص المادة في المستويات العليا. |
|---|
عناصر مشابهة
-
Influence of carbon nanotubes " CNT " on the mechanical properties of the polyethylene theraphthalate " PET" cnt nanocomposite fibers
بواسطة: Farooqu, Mohammed Riyazuddin منشور: (2012) -
Effects of functionalized carbon nanotubes with surfactants on the mechanical and thermal properties of high density polyethylene (HDPE) nanocomposites
بواسطة: Adewumnmi, Ahmad Akanbi منشور: (2011) -
Design and Optimization of Carbon Nano Tubes production in Chemical Vapor Deposition Reactor
بواسطة: Al Hammad, Nasser H. منشور: (2013) -
Morphological, Electrical and Mechanical Characteristics of Polyethylene / Carbon Nanotubes Nanocomposites
بواسطة: جفال، علي إبراهيم أحمد منشور: (2019) -
Synthesis of multiwall carbon nanotubes from p-Xylene and ferrocene by using vertical chemical vapor deposition reactor fitted with an ultrasonic atomizing head
بواسطة: Rabbani, Fahad Ali منشور: (2015)
