شبیه سازی دینامیک مولکولی شارش هیدروژن داخل نانولوله کربنی

در دهه های اخیر، تحقیقات فراوانی روی خواص ساختارهای کربنی انجام شده است و در این میان، نانولوله های کربنی و صفحات گرافنی به دلیل دارا بودن خواص گرمایی، مکانیکی و الکتریکی ویژه ، توجه ویژه ای را در بین پژوهشگران حوزه ی نانو به خود جلب کرده اند. فهم چگونگی گذار فاز نانولوله های کربنی تک دیواره، برای کاربرد آن ها در محیط های با دمای بالا، بسیار مهم می باشد. از آن جا که این مواد دارای دمای ذوب بسیار بالایی می باشند، بررسی دقیق چگونگی تغییرات دمای ذوب نانولوله های تک دیواره با هندسه و شعاع آن در آزمایشات تجربی بسیار مشکل است و به همین دلیل روش های عددی در این زمینه دارای برتری می باشند. ما در بخشی از این پاین نامه با استفاده از تکنیک شبیه سازی دینامیک مولکولی، به بررسی چگونگی این تغییرات پرداخته ایم. هم چنین یکی از مهم ترین کاربردهای نانولوله های کربنی، استفاده از آن ها برای ذخیره سازی گاز هیدروژن و استفاده از آن در پیل های سوختی می باشد. هیدروژن به خاطر تجدید پذیری و اثر محیطی کم، یکی از پاک ترین و جذاب ترین حامل های انرژی می باشد، اما یک مشکل ذاتی این حامل این است که دارای چگالی انرژی کمی است و روش های موجود برای ذخیره سازی این حامل انرژی، تا کنون نتوانسته است با استانداردهای مورد نظر هم خوانی پیدا کند و در نتیجه هم چنان برای طراحی جاذب های با بازدهی بالا احساس نیاز زیادی می شود. پیش بینی شده است نانو لوله های کربنی دارای پتانسیل زیادی برای ذخیره گاز هیدروزن باشند. لذا در قسمت دیگری از این پایان نامه به بررسی اثر شعاع نانولوله های-کربنی تک دیواره بر ذخیره سازی گاز هیدروژن در آرایه ای از این نانولوله ها پرداخته ایم. حوزه ی دیگری از علوم وفناوری نانو که در آن نانولوله های کربنی و هم چنین صفحات گرافنی مورد مطالعه قرار گرفته اند، حوزه ی نانوسیالات می باشد. نانوسیالات که در دهه ی اخیر به عنوان شاخه ای از علوم و فناوری نانو در حال ظهور کردن است، به مطالعه ی رفتار سیالات در کانال های محدود نانومتری می پردازد. از آن جا که اکثر مطالعاتی که تا کنون در این حوزه انجام شده است روی مطالعه ی رفتار سیال در نانولوله ها متمرکز شده اند، ما در این پایان نامه به مطالعه ی رفتار سیال محدود بین صفحات گرافنی پرداخته ایم. آرایش این پایان نامه بدین صورت می باشد که در فصل اول اصول و مبانی شبیه سازی دینامیک-مولکولی توضیح داده می شود. در فصل دوم انواع ساختارهای کربنی و به ویژه نانولوله های کربنی مورد بحث قرار خواهند گرفت. در فصل سه، توضیحات جامعی در مورد چگونگی رفتار سیالات ساده (مانند هیدروژن و آرگون) در نانوکانال ها داده خواهد شد و در فصل آخر نیز نتایج شبیه سازی هایی که پیش از این به آن ها اشاره شد ارائه می شوند.