بررسی ناپایداری پولین در سیستم های نانوالکترومکانیک تیرشکل با جنس ploy-sige با استفاده از تئوری گرادیان کرنش

در این پژوهش ناپایداری کششی یک نانوتحریک کننده تیر شکل، که نانوتیر به صورت یک سرگیردار و با جنس مواد تابعی مدرج مدل شده است، با در نظر گرفتن اثر نیروهای بین مولکولی (واندروالس و کازیمیر) و تاثیر پارامتر اثر اندازه با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده بررسی شده است. معادلات و شرایط مرزی کلاسیک و غیرکلاسیک حاکم بر رفتار استاتیکی نانوتیر با استفاده از روش همیلتون استخراج شده است. معادله حاکم بر نانوتیر که به علت وجود نیروهای الکترواستاتیک و بین مولکولی دارای جمله غیر خطی است، با استفاده از روش حل عددی دیفرانسیل تربیع حل شده و با حل معادله حاکم تاثیر پارامتر های اثر اندازه، نیرو های بین مولکولی و تغییرات کسرحجمی مواد مختلف بر روی ناپایداری کششی گزارش شده است. لازم به ذکر است برای تعیین چگونگی تغییرات کسر حجمی هر جزء و تغییرات خصوصیات مکانیکی ماده در راستای ضخامت نانوتیر، از دو نوع تابع نمایی و توانی استفاده شده است. در تابع توانی اثر تغییرات پارامتر اثر اندازه در نظر گرفته نمی شود اما تابع نمایی قابلیت در نظر گرفتن تغییرات این پارامتر را دارد. پس از صحت سنجی مدل و روش حل با نتایج آزمایشگاهی و پژوهش های دیگر محققین، مشخص شد که نتایج بدست آمده از این روش تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی و روش های حل عددی دیگر دارد. نتایج نشان می دهد که ولتاژ پولین به میزان بسیار زیادی وابسته به میزان تغییرات کسر حجمی و پارامتر اثر اندازه است. همچنین در استفاده از تابع نمایی ثابت می شود که در نظر گرفتن تغییرات اثر اندازه در راستای ضخامت تاثیر زیادی بر مقدار ولتاژ پولین دارد. همچنین اثر نیرو های بین مولکولی در فواصل ابتدایی کم بسیار حائز اهمیت است.