تحلیل ناپایداری استاتیکی و دینامیکی پولین نانومحرک‌های دوسر گیردار نیمه متأثر: تأثیر الکترود زیرلایه

تحقیقات بسیار زیادی پیرامون مدل‌سازی ناپایداری‌های سیستم‌های میکرو/نانو الکترومکانیکی با اندازه یکسان دو الکترود متحرک و زیرلایه تاکنون انجام ‌شده ‌است، ولی پژوهشی که مدل‌سازی ناپایداری پولین استاتیکی (PI) و دینامیکی (PID) میکرو/نانومحرک‌ها را با وجود الکترود زیرلایه کوتاه‌تر (نیمه‌متأثر) و با درنظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک مورد بررسی قرار بدهد یافت نشده است. در پژوهش حاضر، رفتار استاتیکی و دینامیکی میکرو/نانوتیر دوسرگیردار نیمه‌متأثر موردبررسی قرارگرفته و اثرات ناشی از جابه‌جایی موقعیت و طول الکترود زیرلایه مطالعه شده است. معادلات حرکت غیرخطی اویلر-برنولی و شرایط مرزی متناظر با آن، مبتنی بر تئوری غیرکلاسیک تنش مزدوج اصلاح‌شده به‌دست‌آمده‌اند. اثرات تحریک الکترواستاتیکی، میدان لبه و نیروی موئینگی و رفتار آن‌ها نسبت به یکدیگر تحلیل‌شده‌اند. با در نظر گرفتن کرنش ون-کارمن، روابط غیرخطی ناشی از کشش میان‌صفحه‌ای به معادلات اضافه‌شده‌اند. برای حل معادلات دیفرانسیل از روش حل عددی المان محدود بهره برده شده است. دقت روش المان محدود مورداستفاده از طریق مقایسه با نتایج به‌دست‌آمده پژوهش‌های پیشین اعتبارسنجی شده است و تطابق خوبی بین نتایج مشاهده شد. نتایج نشان‌دهنده این هستند که با کاهش طول الکترود زیرلایه، مقدار ولتاژ و نیروی موئینگی نهایی افزایش می‌یابد. کاهش طول الکترود زیرلایه باعث کاهش اندکی در جابه‌جایی نهایی می‌شود. در نهایت، یک پارامتر جدید متعادل‌کننده اثر اندازه-نیروی موئینگی برای نانوتیرها معرفی خواهد شد که باعث تغییر رفتار نانوتیر می گردد.