سعداله ابراهیمی

در سال های اخیر، گرافن که یکی از مهم ترین آلوتروپ های کربن می باشد، به دلیل خواص فوق العاده فیزیکی و مکانیکی به عنوان مثال هدایت حرارتی بالا، بسیار نازک بودن و استحکام بالا، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. خواص فیزیکی و مکانیکی گرافن، که برای توسعه فناوری مهم هستند، به وجود ناکاملی حساس می باشند، در طول سنتز گرافن احتمال وجود نقص در ساختار آن وجود دارد، که می توان به نقص هایی مانند جای خالی، اضافه کردن اتم، استون ـ والز و غیره اشاره کرد. نقص های ساختاری می تواند خواص حرارتی گرافن را تغییر دهد. نقص های استون ـ والز از مهم ترین نقص های توپولوژیکی هستند، که نقش مهمی در تغییر شکل، شکل گیری، شکاف و شکنندگی نانو ساختار ها ایفا می کنند، و همچنین منجر به تغییر خواص ساختار باند الکترونیکی، تراکم حالات گرافن، و باعث تغییر واکنش شیمیایی شبکه ی گرافن می شوند. بنابراین در این کار پژوهشی به بررسی تاثیر جهت گیری و تراکم نقص استون ـ والز محوری (نوع1) و زاویه دار (نوع2) بر هدایت حرارتی نانو روبان های گرافن با کایرالیتی زیگزاگ و آرمچیر پرداخته می شود. در اینجا، نقص ها را به صورت تصادفی در نانو روبان گرافن پخش نموده، و از شبیه سازی دینامیک مولکولی غیر تعادلی معکوس جهت به دست آوردن هدایت حرارتی استفاده می شود. نتایج نشان می دهند که به ازای وجود نقص در گرافن هدایت حرارتی به اندازه ی 40-35% برای هر دو نقص محوری و زاویه دار کاهش می یابد و همچنین برای تراکم های بالای نقص میزان کاهش هدایت حرارتی کم تر می باشد. علاوه بر این وابستگی تراکم و جهت گیری نقص استون ـ والز بر همپوشانی توان طیفی بررسی می شود. در بخش دوم پایان نامه، هدایت حرارتی نانوسیال با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی غیر تعادلی معکوس مورد مطالعه قرار می گیرد. هدف از بررسی نانو سیال، رسیدن به بیشترین هدایت حرارتی ممکن با پراکندگی یکنواخت و پایداری نانو ساختار ها در سیال پایه می باشد. به این منظور، هدایت حرارتی آب خالص حاوی گرافن بدون نقص و دارای نقص بررسی شده، و اثر تراکم نقص استون ـ والز و خروج از سطح اتم های گرافن بر نانو سیال بر هدایت حرارتی مورد تحقیق قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که گرافن بدون نقص هدایت حرارتی آب را به اندازه ی 55% افزایش می دهد، با افزایش تراکم نقص و تغییر شکل گرافن هدایت حرارتی نانو سیال در مقایس