بررسی پارامترهای محیطی و ابعادی بر روی نیرو و زمان بحرانی فرآیند منیپولیشن نانوذرات با استفاده از تئوری مکانیک تماس دی‌اِم‌تی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک-دانشکده مهندسی مکانیک -دانشگاه تربیت مدرس-تهران-ایران

2 مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک

چکیده

منیپولیشن نانو ذرات یک فرآیند از شاخه نانوتکنولوژی است، که برمبنای میکروسکوپ نیروی اتمی انجام می‌شود. امروزه به‌دلیل اهمیت بسیار بالای رونق صنعت و ساخت‌وتولید تجهیزات، ماشین آلات و ابزار در ریز مقیاس، منیپولیشن نانو/میکرو ذرات بیش از پیش مورد توجه و استفاده‌ی صنعتگران است. در فاز اول این فرآیند نیرو و زمان بحرانی، پایه‌ای ترین عوامل خروجی محسوب می‌شوند. دو دسته از فاکتورها شامل محیطی و ابعادی در تعیین میزان آن‌ها سرنوشت‌ساز می‌باشند. در این مقاله با استفاده از مدل مکانیک تماس دی‌اِم‌تی به‌همراه روش آنالیز حساسیت سوبل به بررسی میزان اثرگذاری کمی و کیفی فاکتورهای ورودی محیطی و ابعادی شامل هفت پارامتر ورودی شعاع سوزن، ضریب پواسون سوزن، مدول الاستیسیته سوزن، ارتفاع سوزن، طول تیرک، ضخامت تیرک و عرض تیرک بر روی چهار خروجی نیروی بحرانی بین سوزن و ذره، زمان بحرانی بین سوزن و ذره، نیروی بحرانی بین ذره و صفحه مبنا و زمان بحرانی بین ذره و صفحه مبنا پرداخته شده است. نوع رابطه‌ی کیفی به‌صورت مستقیم یا معکوس بودن هریک از پارامترها و میزان واریانس هر یک بر روی عوامل خروجی به‌دست آمده است. در اثرگذاری کمی بیشترین تأثیرگذاری هر پارامتر به تفکیک محاسبه شده است. ضخامت تیرک اثرگذارترین پارامتر ورودی بر روی نیروی بحرانی ذره-سوزن و ذره-صفحه‌مبنا با میزان 75% و 66% بوده است. برای زمان بحرانی ذره-سوزن شعاع سوزن با 46% اثرگذارترین پارامتر ورودی بوده است، اما ضخامت تیرک نیز بیش‌ترین تأثیر را بر روی زمان بحرانی ذره-صفحه‌مبنا با مقدار81% داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An Examination of Environmental and Dimensional Parameters on Force and Critical Time of the Manipulation Process Using the Mechanical Theory of DMT Contact

نویسندگان [English]

  • Seyed Hasan Bathaee 1
  • Moiein Taheri 2
1 Department of Mechanical Engineering- Tarbiat modares University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

Nanoparticle manipulation is a process from the branch of nanotechnology, which is performed on the basis of atomic force microscopy. Today, due to the high importance of industry prosperity and the production of fine-scale equipment, machinery and tools, nanoparticle / micro-particle manipulation is increasingly being used by artisans. In the first phase of this process, the critical force and time are the most basic output factors. Two types of factors include environmental and dimensional factors in determining their fate. In this paper, quantitative and qualitative effects of environmental and dimensional input factors including seven tip radius input, Poisson tip coefficient, tip modulus of elasticity, cantilever height, cantileverlength, cantilever height, cantileverheight And the width of the pole on the four outputs of the critical force between the tip and the particle, the critical time between the tip and the particle, the critical force between the particle and the base plate, and the critical time between the particle and the base plate. The type of qualitative relationship is obtained by either directly or inverting each of the parameters and the amount of variance on the output factors. In quantitative effect, the maximum effect of each parameter is calculated separately. The thickness of the cantilever was the most effective input parameter on the particle-tip and particle-plate critical forces with 75% and 66%, respectively. For critical particle-tip time, the tip radius was the most effective input parameter with 46%, but the cantileverthickness had the most influence on the particle-plate critical time of 81%

کلیدواژه‌ها [English]

  • NanoManipulation Process
  • Atomic Force Microscope
  • Contact Mechanics Model
  • Sensitivity analysis
  • Sobol Method