ترجمه مقاله ویژگی های ارتعاشات نانو پلیت دو پیزوالکتریک

رشته: نانو- شیمی

Vibration characteristics of double-piezoelectric-nanoplate-systems

Published in Micro & Nano Letters; Received on 20th December 2013; Accepted on 17th March 2014

دانلود رایگان مقاله انگلیسی اینجا را کلیک نمایید

در این مقاله، پاسخ ارتعاش دو پیزوالکتریک- نانو پلیت سیستم (DPNPS) تحت یک ولتاژ الکتریکی خارجی بررسی شده است. دو نانو پلیت پیزوالکتریک با یک ماتریس پلیمری همراه است. اثرات مقیاس کوچک با استفاده از نظریه الاستیسیته غیر محلی گرفته شده است. اصل همیلتون استفاده شده است و برای به دست آوردن معادلات دیفرانسیل ارائه می شود. عبارت فرم بسته برای فرکانس های طبیعی و ولتاژ برق انتقادی از DPNPS مشتق شده است. نتایج عددی برای هر دو مورد در فاز و خارج از فاز مدهای ارتعاشی معرفی شده اند. نشان داده شده است که فرکانس های طبیعی از DPNPS به حالت ارتعاشی و پارامتر غیر محلی کاملا حساس هستند. کار حاضر بوده و به احتمال زیاد برای اثبات در طراحی میکرو / نانو با استفاده از نانوکامپوزیت های هوشمند بسیار مفید است.

1. مقدمه: پس از اختراع نانوسیم پیزوالکتریک اکسید روی [1]، بسیاری از کارهای تحقیقاتی با تمرکز بر خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی از نانوساختارها پیزوالکتریک انجام شده است. گزارش شده است که نانومواد پیزوالکتریک کاربردهای بالقوه به عنوان بلوک های ساختمان برای سیستم های میکروالکترومکانیکی و سیستم های نانوالکترومکانیکی از جمله نانوژنراتور، پیزوالکتریک دردار دیود [3]، نانو رسنترس و نانو اسیلاتورهای [4] به دلیل خواص برتر دارند. علاوه بر این، به تازگی، ET لیان نشان داده است که (ZnOMMgO) L-X نانو پلیت عملکرد فوتوکاتالیستی بالا و در نتیجه کاندیداها امیدوار برای تصفیه آب های آلوده. با توجه به این برنامه های کاربردی بالقوه، شناخت پاسخ ارتعاش از نانوساختارها پیزوالکتریک تحت حرارتی بارگذاری الکترومکانیکی یک مشکل مهم است.   

در سال های اخیر، نظریه الاستیسیته غیر محلی [6] به طور گسترده ای در تحقیقات پلیس و نظری از عناصر، نانوساختارها مانند نانولوله های کربنی [7، 8]، نانومیله [9، 10] و گرافن [11-14] استفاده می شود. نظریه کشش غیر محلی بر این فرض که تانسورهای فشار در یک نقطه دلخواه ایجاد می کنند، در حوزه نانومواد بستگی به تانسور کرنش ندارد و در آن نقطه در تانسورها فشار در تمام نقاط دیگر در حوزه قرار می گیرد. هر دو نتایج شبیه سازی مربوط به اتم و مشاهدات تجربی بر روی پراکندگی فونونی دقت این مشاهدات بوده و نشان داده شده اند. مروری بر ادبیات نشان می دهد که در مقایسه با نانولوله های کربنی و گرافن، چند اثر پژوهش در تجزیه و تحلیل بر اساس زنجیره پیزوالکتریک نانو ساختار ها گزارش شده است. بر اساس مدل پرتو اویلر-برنولی، وانگ و فنگ اثر سطحی بر روی ارتعاش مورد مطالعه و کمانش از نانوسیم پیزوالکتریک دارند. علاوه بر این، تأثیرات سطح مدول الاستیک، تنش سطح باقی مانده و خاصیت پیزوالکتریکی سطح در پاسخ الکترومکانیکی از نانو بیم پیزوالکتریک منحنی مورد بررسی قرار گرفت. اثرات غیر محلی بر روی ویژگی های ارتعاش نانو بیم پیزوالکتریک نیز با استفاده از تئوری تیر تیموشنکو غیر محلی مورد مطالعه قرار گرفت. همکاران آرانی در تجزیه و تحلیل کمانش نانولوله نیترید بور دو جداره احاطه شده توسط یک بسته نرم افزاری از نانولوله های کربنی ارائه شده است. یان و جیانگ پاسخ الکترو الاستیک از یک صفحه پیزوالکتریک نازک را با ضخامت مقیاس نانو با توجه به عوارض سطح دارند. در محل کار، لیو و همکاران در. [20] ارتعاش آزاد حرارتی الکترو مکانیکی یک نانوپلیت تک پیزوالکتریک (PNP) بدون یک محیط الاستیک بر اساس تئوری غیر محلی بررسی شده است.

In this reported work, the vibration response of a double-piezoelectric-nanoplate-system (DPNPS) under an external electric voltage is investigated. The two piezoelectric nanoplates are coupled by a polymer matrix. Small scale effects are taken into consideration using the non-local elasticity theory. Hamilton’s principle is employed to derive the differential equations of motion. Explicit closed-form expressions are derived for the natural frequencies and critical electric voltages of the DPNPS. The numerical results are presented for both in-phase and out-of-phase vibrational modes. It is shown that the natural frequencies of the DPNPS are quite sensitive to the vibrational mode and non-local parameter. The present work is likely to prove very useful in the designing of micro-/nanodevices using smart nanocomposite.

جهت دانلود محصول اینجا کلیک نمایید