مدل‌سازی دینامیکی جابجایی نانو/میکرو ذرات در تماس چندنقطهای بر پایه مدل رامپ
چکیده
در این مقاله رفتار دینامیکی نانوذره بر روی سطح زبر در حین راندن بر پایه میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، با استفاده از مدل تماس چندنقطهای مدل‌سازی و شبیه‌سازی‌شد. ابتدا یک مدل تماس چندنقطهای برای دو سطح با هندسه زبری متفاوت شامل پروفیل زبری شش‌وجهی و چهاروجهی، از ترکیب مدل تماس تک‌نقطه‌ای رامپ با مدل‌های تماسی JKR و شوارتز استخراج گردید و معادلات مربوط به سطح تماس واقعی و نیروی چسبندگی برای تماس چندنقطهای سطوح زبر ارائه شد. سپس رفتار دینامیکی نانو/میکرو ذره کروی در راندن روی سطح زبر، با استفاده از مدل تماس چندنقطهای جدید، مدل‌سازی شد. بعلاوه، شبیه‌سازی دینامیکی نانو/میکرو ذراتی با شعاع‌های50، 400 و 500 نانومتر در جابجایی بر روی سطوح زبر مختلف، با فرض تماس چندنقطهای، تک‌نقطه‌ای، و سطح صاف اجرا و تحلیل شد. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان دادند که استفاده از مدل تماس چندنقطهای خصوصاً در شعاع‌های زبری کوچک، تأثیر عمده‌ای در تعیین نیروی بحرانی حرکت دارد. بعلاوه، فرض سطح صاف و یا تماس تک-نقطه‌ای منجر به ایجاد خطای قابل‌توجهی در تخمین نیروی بحرانی می‌شود. نشان داده شد که پروفیل زبری سطح و توزیع زبری عوامل بسیار مؤثری در تعیین تعداد نقاط تماسی بوده و موجب تغییر مقدار نیروی بحرانی پیش‌بینی‌شده می‌شوند. در کل، نیروی بحرانی به‌دست‌آمده از مدل تماس چندنقطهای در مقایسه با مقادیر به‌دست‌آمده از مدل های سطح صاف و تماس تک‌نقطه‌ای، به ترتیب کاهش و افزایش‌یافته است.
کلید واژگان
مدل‌سازی دینامیکیراندن نانو/میکرو ذره
سطح زبر
تماس چند-نقطه‌ای
شماره نشریه
8تاریخ نشر
2016-10-011395-07-10
ناشر
دانشگاه تربیت مدرسسازمان پدید آورنده
استادیار دانشکده فناوری های نوین دانشگاه تبریزدانشگاه تبریز
شاپا
1027-59402476-6909
