Borofen ve silisen nanotüplerin boyut etkisi altında matematiksel modeli ve moleküler dinamik ile titreşim ve burkulma hesabı

Abstract

Bu tez kapsamında nanometre ölçeğinde olan nanotüplerden karbon nanotüpten sonra en geniş kullanım alanına sahip olan silisen ve borofen bazlı silisyum karbür ve bor nitrür nanotüplerinin titreşim ve burkulma davranışları incelenmiştir. Burkulma ve titreşim analizlerini yapmak için hem matematiksel model oluşturup klasik ve boyut etkisi dahil edilen yerel olmayan elastisite kullanılarak hem de moleküler dinamik simülasyon yöntemleri kullanılarak 5 nanometre uzunluktan 15 nanometre uzunluğa koltuk ve zikzak kiraliteye sahip silisyum karbür ve bor nitrür nanotüpler incelenmiştir. Her iki ucundan ankastre mesnetlenmiş nanotüpler ve bir ucu ankastre mesnetlenmiş diğer ucu serbest olan nanotüplere ait analizler yapılmıştır. Klasik sürekli mekanik modelinin kullanıldığı boyut etkisiz durumda Euler-Bernoulli kiriş teorisi, boyut etkisinin dikkate alındığı durumda ise yerel olmayan elastisite teorisi kullanılarak analizler yapılmıştır. Yerel olmayan elastisiteyle titreşim analizleri hem çubuk modeli hem kiriş modeli kullanılarak yapılmıştır. Moleküler dinamik simülasyonları için iki farklı analiz paketi olan LAMMPS ve GROMACS içlerinde ayrı ayrı Lennard-Jones ve Tersoff potansiyelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İki mesnetlenme durumu karşılaştırıldığında her iki ucu ankastre mesnetlenmiş durumlarda elde edilen burkulma yüklerinin moleküler dinamik simülasyonu kullanıldığında elde edilen sonuçlardan bir ucu ankastre diğer ucu serbest olan durumlarla karşılaştırıldığı zaman daha uzak olduğu açıkça görülmüştür. Her iki ucun ankastre mesnetlendiği durumlarda genellikle seçilen nanotüp uzunluğu aralığında tek bir nanotüp uzunluğunda elde edilen matematiksel model ve moleküler dinamik simülasyonu sonuçlarının birbirine çok yakın elde edildiği, diğer durumlarda ortalama %1 ile %50 arasında fark olduğu görülmüştür.