پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 21 |
| تعداد شماره‌ها | 635 |
| تعداد مقالات | 9,313 |
| تعداد مشاهده مقاله | 67,881,097 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 17,074,224 |
تاثیر عاملدارسازی به وسیله هیدروژن بر خواص حرارتی نانولوله های کربنی فنری | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| دوره 21، شماره 74، آبان 1402، صفحه 153-162 اصل مقاله (865.26 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله مکانیک | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2023.29700.2398 | ||
| نویسندگان | ||
| مهدی اظهری سرای* 1؛ علی رجب پور2؛ مجید بنی اسدی3 | ||
| 1دانشجو، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران | ||
| 2دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین | ||
| 3دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران | ||
| تاریخ دریافت: 02 بهمن 1401، تاریخ بازنگری: 06 فروردین 1402، تاریخ پذیرش: 13 اردیبهشت 1402 | ||
| چکیده | ||
| ساخت مواد جدید برای کنترل انتقال حرارت همواره مورد توجه بوده است. نانومواد مبتنی بر کربن به دلیل ویژگی‌های حرارتی فوق‌العاده‌ای که دارند، کاندیدای امیدوارکننده‌ای برای انتقال حرارت بوده‌اند. نانولوله‌های کربنی فنری(CCNT)، جزو نانو ساختارهای کربنی مصنوعی هستند که اغلب به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی ویژه از جمله کشش پذیری زیاد و خواص حرارتی خوب در کاربردهای فراوانی همچون ساخت نانودستگاه‌ها و یا ساخت نانوکامپوزیت‌های پیشرفته با خواص ترمومکانیکی ویژه به کار می‌روند. در این پژوهش با استفاده از تکنیک شبیه سازی دینامیک مولکولی و با روش دینامیک مولکولی غیر تعادلی به بررسی تاثیر عاملدارسازی با هیدروژن با درجه های هیدروژن دار سازی 0، 5، 15و30 درصد بر خواص حرارتی نانولوله‌های فنری پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که رسانایی حرارتی CCNTها به شدت تحت تاثیر عاملدارسازی قرار می‌گیرد. بطوریکه با 5 درصد عاملدار کردن آنها تقریبا ضریب رسانایی حرارتی آنها 50 درصد کاهش می‌یابد. همچنین برخلاف سایر نانو ساختارهای کربنی با افزایش درجه عاملدارسازی در CCNTها رسانایی حرارتی روند نزولی نخواهد داشت بطوریکه ضریب رسانایی حرارتی CCNTهای 30 درصد هیدروژن دار شده بیشتر از نمونه‌های هیدروژن دار شده با درصدهای کمتر است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نانوساختارهای کربنی؛ نانولوله های فنری(CCNT )؛ خواص حرارتی؛ دینامیک مولکولی غیر تعادلی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The effect of hydrogen functionalization on the thermal properties of coiled carbon nanotubes | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mahdi Azhari1؛ Ali Rajabpour2؛ Majid Baniassadi3 | ||
| 1School of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran. | ||
| 2Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran. | ||
| 3College of Engineering, University of Tehran, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Making new materials to control heat transfer has always been of interest. Carbon-based nanomaterials are promising for heat transfer due to their excellent thermal properties. Coiled carbon nanotubes (CCNTs) are among artificial carbon nanostructures due to their special mechanical properties, including high stretchability and good thermal properties are often used in many applications such as making nanodevices or advanced nanocomposites. In this research, using the molecular dynamics simulation technique and non-equilibrium molecular dynamics method, the effect of hydrogen functionalization with hydrogenation percentages of 5, 15, and 30% on the thermal properties of spring nanotubes has been investigated. The results show that the thermal conductivity of CCNTs is strongly affected by functionalization. So that by functionalizing them by 5%, their thermal conductivity coefficient decreases by 50%. Also, unlike other carbon nanostructures, the thermal conductivity of CCNTs does not decrease with the increase in the degree of functionalization, so the coefficient of thermal conductivity of 30% hydrogenated CCNTs is higher than the hydrogenated samples with lower percentages | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Carbon nanostructures, Coiled nanotubes (CCNT), Thermal properties, Non-equilibrium molecular dynamics | ||
| مراجع | ||
|
[1] H. Agricultural, “FEASIBILITY STUDY OF USING SOLAR THERMAL ENERGY FOR ( HUNGARY AS A CASE STUDY )," HUNGARIAN AGRICULTURAL ENGINEERING, Vol. 7410, No. 41, 2022, pp. 72–78. [2] J. Suo, T. Wang, X. Zhang, H. Chen, W. Zhou, and W. Shi, “HIT-UAV: A High altitude Infrared Thermal Dataset for Unmanned Aerial Vehicles," Scientific Data, Vol. 10, No. 1, 023 Apr 20, pp. 1–11. [3] N. Yang, G. Zhang, and B. Li, “Thermal rectification in asymmetric grapheme ribbons,” Appl. Phys. Lett., Vol. 95, No. 8, 2007, pp. 1–9. [4] G. Wu and B. Li, “Thermal rectification in carbon nanotube intramolecular junctions: Molecular dynamics calculations,” Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys., Vol. 76, No. 8, 2007 Aug 17, pp.1–9. [5] Kalantari, Mohammad Hassan, and Xian Zhang. "Thermal Transport in 2D Materials." Nanomaterials 13., Vol. 117, No. 1, 2022, pp.1–32 . [6] M. Konuk and E. Sert, “MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS OF CARBON NANOTUBE,” In9th Ankara International Aerospace Conference, Vol.128, No.8, 2017 Sep 20, pp. 1–9. [7] J. Che, T. Çaǧin, and W. A. Goddard, “Thermal conductivity of carbon nanotubes,” Nanotechnology, Vol. 11, No. 2, 2000, pp. 65–69. [8] A. Lekawa-Raus, J. Patmore, L. Kurzepa, J. Bulmer, and K. Koziol, “Electrical properties of carbon nanotube based fibers and their future use in electrical wiring,” Adv. Funct. Mater., Vol. 24, No. 24, 2014, pp. 3661–3682. [9] G. Lei and H. Liu, “Thermal transport properties of graphyne nanotube and carbon nanotube hybrid structure: nonequilibrium molecular dynamics simulations,” J. Mater. Sci., Vol. 53, No. 2, 2018 , pp. 1310–1317. [10] S. Ihara, S. Itoh, and J. I. Kitakami, “Helically coiled cage forms of graphitic carbon,” Phys. Rev. B, Vol. 48, No. 8, 1993 , pp. 5643–5647. [11] B. I. Dunlap, “Relating carbon tubules,” Phys. Rev. B, Vol. 49, No. 8, 1994, pp.5643–5651. [12] J. Wu, H. Zhao, J. Liu, Z. Zhang, F. Ning, and Y. Liu, “Nanotube-chirality-controlled tensile characteristics in coiled carbon metastructures,” Carbon N. Y., Vol. 133, No. 14, 2018, pp. 335–349. [13] A. Sharifian, T. Karbaschi, A. Rajabpour, M. Baghani, J. Wu, and M. Baniassadi, “Insights into thermal characteristics of spiral carbon-based nanomaterials : From heat transport mechanisms to tunable thermal diode behavior,” Int. J. Heat Mass Transf., Vol. 189, N. 11, 2022, pp. 1–12. [14] H. Ma and L. Pan, “Thermal conductivity of a single carbon nanocoil measured by field-emission induced thermal radiation,” Carbon, Vol. 0, No.5, 2011, pp. 3–8, 2011, doi: 10.1016/j.carbon..09.032. [15] Deng, Chenghao, et al. "Thermal diffusivity of a single carbon nanocoil: uncovering the correlation with temperature and domain size." Acs Nano, Vol. 9710 NO.10 ,2016, pp. 9710-9719. [16] Wang, Z. L., D. W. Tang, and W. G. Zhang. "Simultaneous measurements of the thermal conductivity, thermal capacity and thermal diffusivity of an individual carbon fibre." Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 40, No15, 2007, PP 4686-4701. [17] Chen Y, Qin H, Liu Y, Pei QX, Zhang YW. Modeling and Analysis of the Geometry‐Dependent Mechanical and Thermal Properties of Coiled Carbon Nanotubes. physica status solidi (RRL)–Rapid Research Letters, Vol. 210, No. 16, 2022, pp. 1-16 [18] S. Chien, Y. Yang, C. Chen, S. Chien, Y. Yang, and C. Chen, “Influence of hydrogen functionalization on thermal conductivity of graphene : Nonequilibrium molecular dynamics simulations Influence of hydrogen functionalization on thermal conductivity of graphene : Nonequilibrium molecular dynamics simulations,” Vol. 033107, No. 2011, 2014 pp. 2012–2015. [19] Yang, Yi, Jing Cao, Ning Wei, Donghui Meng, Lina Wang, Guohua Ren, Rongxin Yan, and Ning Zhang. "Thermal conductivity of defective graphene oxide: a molecular dynamic study." Molecules, Vol. 24, No. 6, 2019, pp. 21-27. [20] Mu, X., Wu, X., Zhang, T., Go, D. B., & Luo, T. (2014). Thermal transport in graphene oxide–from ballistic extreme to amorphous limit. Scientific reports, Vol. 3909, No. 8, 2014, pp. 1–9. [21] J. Y. Kim, J. Lee, J. C. Grossman, and K. I. M. E. T. Al, “Thermal Transport in Functionalized Graphene,” ACS nano, No. 10, 2012 pp. 9050–9057. [22] Pan, Ruiqin, Zijian Xu, Zhiyuan Zhu, and Zhenxia Wang. "Thermal conductivity of functionalized single-wall carbon nanotubes." Nanotechnology, Vol. 18, No. 28, 2007, pp 285-303. [23] C. Chuang, Y. C. Fan, and B. Y. Jin, “On the structural rules of helically coiled carbon nanotubes,” J. Mol. Struct., Vol. 1008, No. 6, 2012 pp. 1–7. [24] C. Chuang, Y. C. Fan, and B. Y. Jin, “Systematics of toroidal, helically-coiled carbon nanotubes, high-genus fullernens, and other exotic graphitic materials,” Procedia Eng., Vol. 14, No. 12, 2011, pp. 2373–2385. [25] Sharifian, Ali, Mostafa Baghani, Jianyang Wu, Gregory M. Odegard, and Majid Baniassadi. "Insight into geometry-controlled mechanical properties of spiral carbon-based nanostructures." The Journal of Physical Chemistry, Vol. 123, No. 5, 2019, pp. 3226-3238. [26] Shahini, E., K. Karimi Taheri, and A. Karimi Taheri. "An investigation on tensile properties of coiled carbon nanotubes using molecular dynamics simulation." Diamond and Related Materials, Vol. 74, No. 9, 2017, pp. 154-163. [27] J. R. Lukes, “Thermal Conductivity of Individual Single-Wall Carbon Nanotubes,” Vol. 129, No. 11, June 2007, pp. 705–716. [28] H. Zhan, G. Zhang, C. Yang, and Y. Gu, “Graphene Helicoid: Distinct Properties Promote Application of Graphene Related Materials in Thermal Management,” J. Phys. Chem. C, Vol. 122, No. 14, 2018, pp. 7605–7612. [29] E. Pop, D. Mann, Q. Wang, K. Goodson, and H. Dai, “Thermal Conductance of an Individual Single-Wall Carbon Nanotube above Room Temperature,” Nano letters, Vol. 6, No. 1, 2006, pp. 96–100. [30] Kotakoski, Jani, A. V. Krasheninnikov, Ute Kaiser, and J. C. Meyer. "From point defects in graphene to two-dimensional amorphous carbon." Physical Review Letters, Vol. 106, No. 10, 2011, pp. 1–10. [31] N. Wei, L. Xu, H. Q. Wang, and J. C. Zheng, “Strain engineering of thermal conductivity in graphene sheets and nanoribbons: A demonstration of magic flexibility,” Nanotechnology, Vol. 22, No. 10, 2011, pp. 1–13. [32] Yousefi, Farrokh, Farhad Khoeini, and Ali Rajabpour. "Thermal conductivity and thermal rectification of nanoporous graphene: A molecular dynamics simulation." International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 146, No 16. 2020, pp. 1–17.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 196 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 145 |
||