基于碳纳米管的生物传感器的高效连续介质模型

Payam Soltani, O. P. narendra, M. M. Taherian和A. Farshidianfar

摘要

本文利用非局部欧拉-伯努利梁模型提出了一个新的方程来研究嵌入额外纳米颗粒的单壁碳纳米管(SWCNT)的线性横向振动。采用pasternaktype基础模型模拟了周围介质的弹性特性。应用哈密顿原理推导了控制方程，并用伽辽金法求解。将所得数值结果与前人研究的分子动力学(MD)模拟和局部连续介质方法进行比较，验证了非局部连续介质弹性。与经典的连续介质不同，与MD近似相比，本文提出的传感器方程结果具有可接受的精度。结果表明，基频与附加质量和边界条件有显著的关系。研究支撑端部条件的影响;模拟了夹-夹、夹-钉和钉-钉三种典型边界条件。研究发现，附加质量会引起固有频率的显著降低，特别是对于夹固边界条件、刚性介质、粗大的swcnts和小的非局部参数。此外，当添加的纳米颗粒位置更接近swcnts长度的中点时，质量灵敏度增加。 Detailed results demonstrate that the present equation-based nonlocal continuum theory can be utilized for SWCNT-based mass sensor, efficiently.

http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract;jsessionid=8C81E5BDF10E74D744EAB7A733EC2E10.journals?fromPage=online&aid=8641830