بررسی اثر عیوب ساختار اتمی بر ضریب انبساط حرارتی نانولوله کربنی زیگزاگ و آرمچیر به روش دینامیک مولکولی

خواص مکانیکی و فیزیکی نانولوله‌های کربنی به اندازه و ساختار اتمی وابسته است. تعیین دقیق خواص نانولوله‌های کربنی از جمله ضریب انبساط گرمایی به دلیل محدودیت‌های روش‌های آزمایشگاهی به لحاظ عملی با مشکلاتی توام است. در این مطالعه از روش دینامیک مولکولی برای بررسی ضریب انبساط حرارتی در تعدادی از نمونه‌های نانولوله کربنی که دارای قطر متفاوت و ساختار آرمچیر و زیگزاگ هستند، استفاده شده است. همچنین اثر عیوب ساختار اتمی شامل عیب استون- والس و جای خالی بر ضریب انبساط حرارتی و خواص الاستیک مکانیکی طولی نانولوله کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. تابع پتانسیل مورد استفاده در شبیه‌سازی COMPASS بوده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که اندازه و نوع ساختار نانولوله کربنی بر مقدار ضریب انبساط حرارتی موثر است. ضریب انبساط حرارتی برای نانولوله کربنی (7 و 7) در دمای 800 کلوین برابر با K-1 6.34 محاسبه شده است که تطبیق خوبی با نتایج مطالعات آزمایشگاهی در سایر مطالعات نشان می‌دهد. نتایج حاصل نشان می‌دهد که وجود عیوب ساختار اتمی عیب جای خالی بازسازی نشده، در بیشتر موارد باعث افزایش ضریب انبساط حرارتی شده است که این افزایش در نانولوله کربنی (0 و 7) برابر با 65% بوده است. عیب جای خالی بیشتر از عیب استون- والس در تغییرات ضریب انبساط حرارتی موثر است. نتایج نشان می‌دهد خواص الاستیک نیز در نمونه مورد بررسی در اثر وجود عیب جای خالی در راستای طولی به اندازه 22% نسبت به نمونه بدون عیب تضعیف شده است.