Tek ve çift duvarlı karbon nanotüpte eğilme
Bending of single and double walled carbon nanotubes
Yazar: EKREM SİRMEN
Danışman: PROF. DR. REHA ARTAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Nanotüp = Nanotube

Özet:
Son yıllarda teknolojide yaşanan hızlı gelişmeler, nano teknolojinin doğmasına yol açtı ve çağımızın en öncelikli konularından biri oldu. Nanoparçacıklar, ince filmler ve nanotüpler olarak elde edilen malzemeler, gösterdikleri çok ilginç fiziksel özellikler ve boyutların çok küçülmesi nedeniyle teknolojide çok büyük bir kullanım alanı sunmaktadırlar. Nano teknolojinin en önemli konularından biri karbon nanotüplerdir.Karbon nanotüpler tek duvarlı karbon nanotüpler(TDKN) ve çok duvarlı karbon nanotüpler (ÇDKN) diye ikiye ayrılmıştır. Tek duvarlı karbon nanotüplerin yapısı, bir atom kalınlığındaki grafin olarak adlandırılan grafitin bir silindir gibi sarmalanması olarak kavramsallaştırılabilir. Tek duvarlı nanotüpler karbon nanotüpün önemli bir çeşididir çünkü çokduvarlı karbon nanotüplerin değişkenleri tarafından paylaşılmayan elektirik özellikleri sergiler. Çok duvarlı karbon nanotüpler, çoklu sarılmış grafit katmanlarından (eş merkezlitüplerden) oluşur. Çok duvarlı karbon nanotüplerin yapısını tanımlamak için kullanılan iki tane model vardır. Rus Kuklası (Russian Doll,Matryoshka) modelinde garafit katmanları eş merkezli silindirler olarak düzenlenmişlerdir, Parşömen (Parchment) modelinde tek bir grafit katmanı kendi etrafında sarılması, parşömen tomarına veya sarılmış gazeteye benzer biçimdedir. Çift Duvarlı Karbon Nanotüplerin önemli yeri burada belirtilmeli çünkü morfolojileri ve özellikleri TDKN'lere benzer fakat kimyasallara karşı dirençleri önemli ölçüde artmıştır. İşlevselleştirme, karbon nanotüplere yeni özellikler eklemek (bunun anlamı nanotübün yüzeyine kimyasal fonksiyonlar aşılamak) gerektiğinde bu özellikle önemlidir. SWNT durumunda, kovalent işlevselleştirme bazı C=C çift bağları kırarak nanotüp üzerindeki yapıda "delikler" bırakacaktır ve mekanik ve elektriksel özelliklerini modifiye edecektir.ÇDKN'lerde Van der Waals kuvvetleri rol almaktadır. DWNT(Çift duvarlı karbon nanotüp)'ün arasındaki van der Waals kuvvetleri genellikle Lennard-Jones tefazuli ile modellenir. Dış tüp üzerindeki herhangi bir atoma uygulanan van der Waals kuvveti bu atom ve tüpün içindeki bütün atomların arasındaki bütün etkileşim kuvvetleri eklenerek hesaplanabilir. Bunun sonucunda sonraki düz tek tabaka gibi tahmin edilebilir çünkü en büyük katkı içtüpteki komşu atomlardan gelir. Bu yüzden dış türteki herhangi bir noktada van der Waals kuvvetlerinin neden olduğu basınç o noktadaki iç ve dış tüpün arasındaki uzaklıkların bir fonksiyonu olarak farz edilebilir.

Abstract:
In this study, the given affects under different loads of carbon nanotubes which are consisted of carbon element that the essential building structure of all livings and have a big role of begining of Nowadays big developments which became in tecnology, were occured to born of nanotechnology and became the most primary issue in our century. The materials which are obtained as nano particles, thin films and nanotubes, are presenting very big usage area in technology by showing very interesting physical characteristic and decreasing size very much. One of the most important subject oj nanotechnology are carbon nanotubes.Carbon nanotubes are seperated by two as single walled carbon nanotubes (SWNT) and multi walled carbon nanotubes (MWNT). The structure of single walled carbon nanotubes can be conceptualizing as being wrapped up tightly of a one atom thickness graphite called grafine. Single walled carbon nanotubes are important kind of nanotubes because they show electricial characteristic that aren't sharing by multi walled carbon nanotubes' variable. Multi walled carbon nanotubes consist of multi wrapped graphite layers(concentric tubes). There is two models for determining the structure of multi walled carbon nanotubes. In Russian Dolls model, graphite layers are formed as concentric cylinders. In Parchment model, only one graphite layer's being wrapped up tightly by its around and it is like a parchment bundle or being wrapped up tightly of a newspaper. The importance of multi walled carbon nanotubes must be explained here because morphologies and characteristics as the same as SWNT but the resistance to chemicals are importantly increased. Fuctionazalition,when adding new properties to carbon nanotubes nedeed(this means inoculating chemical functions to nanotube's surface), this is especially important. In SWNT condition, covalent functionalizing is going to leave holes on the structure of nanotubes by breaking some C=C double bonds and this is going to modify the mechanical and elecrical properties.The intertube van der Waals forces of a DWNT can be typically modeled by the Lennard-Jones potential. The van der Waals force exerted on any atom on the outer tube can be estimated by adding up all interaction forces between the atom and all atoms on the inner tube. To this end, the latter can be approximated as a flat monolayer because the major contributions come from the neighboring atoms on the inner tube. Hence, the pressure caused by the van der Waals forces at any point on the outer tube can be assumed to be a function of the distance between the inner and outer tubes at that point.