İTÜDERGİSİ/d, Cilt 8, Sayı 5 (2009)

Yazı Büyüklüğü:  Küçük  Orta  Büyük

Nanoteknolojide yerel olmayan çubukların burkulması ve başlangıç değer yöntemi

Ayşegül TEPE, Reha ARTAN

Özet


Bu çalışmada, yerel olmayan elastisite çerçevesinde başlangıç değerleri yöntemi kullanılarak bir çubuğun burkulması araştırılmıştır. Bilindiği gibi nanoteknoloji, moleküler boyutta (1-100 nm) fonksiyonel sistemlerin mühendisliğidir. Atom ve moleküller ölçeğinde özel yöntem ve tekniklerle yapıların, materyallerin ve araçların inşâ edilmesini, bu ölçekte ölçme, tahmin etme, izleme ve yapım faaliyetlerinde bulunmayı, benzeri görülmemiş özelliklerde yeni nanoteknolojik aygıtlar üretmeyi hedefler. Nanoteknolojiyi uygulanabilir kılan şey, atomların yapısı ve aralarındaki olağanüstü organizasyon özelliği olduğundan atomların yapısı ve davranış biçimlerinin çok iyi bilinmesi gerekir. Nanoteknolojide ilk uygulamalar karbon nanotüp yapısı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Karbon nanotüpler hem yapısal, hem de mekanik özellikleri bakımından nano ölçekteki malzemelere en güzel örneklerden biri olup, sahip oldukları olağanüstü özelliklerden dolayı bilinen en sert ve en güçlü liflerdir. Ayrıca karbon nanotüpler, moleküler boyutta grafit karbonların içi boş silindirik çubukları olarak düşünülür ve geniş çapta nanoteknolojik uygulamalarda kullanılırlar. Çalışmada başlangıç değerleri yönteminin uygulanabilirliği için gerekli olan taşıma matrisi verilmiştir. Bir çubuğa ait taşıma matrisinin bilinmesinin en önemli avantajlarından biri, çubukların kuvvetler etkisi altındaki davranışlarını sistematik olarak incelemeyi mümkün kılmasıdır. Taşıma matrisi elde edildikten sonra çeşitli türlerde desteklenmiş çubuklar için kritik yükler hesaplanmıştır. Uygulamalarda elde edilen sonuçlar, yerel olmayan etkilerin  nanoyapıların mekanik davranışlarını anlamada klasik elastisiteye göre çok daha güçlü olduğunu ve karbon nanotüplerin burkulmasında da yerel olmayan etkilerin önemli olduğunu göstermektedir.

 

Anahtar Kelimeler: Nanoteknoloji, yerel olmayan elastisite, başlangıç değer yöntemi, nanotüpler.

Tam Metin: PDF