Asghar, Sehar;Naeem, Muhammad N.;Hussain, Muzamal;Taj, Muhammad;Tounsi, Abdelouahed
Computers and Concrete
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제25권2호
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pp.133-144
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2020
This paper aims to study vibration characteristics of chiral and zigzag double-walled carbon nanotubes entrenched on Donnell shell model. The Eringen's nonlocal elastic equations are being combined with Donnell shell theory to observe small scale response. Wave propagation is proposed technique to establish field equations of model subjected to four distinct end supports. A nonlocal model has been formulated to explore the frequency spectrum of both chiral and zigzag double-walled CNTs along with diversity of indices and nonlocal parameter. The significance of scale effect in relevance of length-to-diameter and thickness- to- radius ratios are discussed and displayed in detail. The numerical solution based on this nonlocal Donnell shell model can be further used to predict other frequency phenomena of double-walled and multi-walled CNTs.
Mohamed A. Khadimallah;Muzamal Hussain;Elimam Ali;Sehar Asghar;Abdelouhed Tounsi
Computers and Concrete
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제32권2호
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pp.165-172
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2023
The vibration analysis of armchair, zigzag and chiral double-walled carbon nanotubes has been developed by inserting the nonlocal theory of elasticity into thin shell theory. First Donnell shell theory is employed while exercising wave propagation approach. Scale effects are realized by using different values of nonlocal parameters under certain boundary conditions. The natural frequencies have been investigated and displayed for various non-local parameters. It is noticed that on increasing nonlocal parameter, the frequency curve tends to decrease. The frequency estimates of clamped-free boundary condition are less than those of clamped-clamped and simply supported computations. The frequency comparisons are presented for armchair, zigzag and chiral nanotubes. The software MATLAB is used to extract the frequencies of double walled carbon nanotubes.
The transverse free vibration of chiral double-walled carbon nanotube (DWCNTs) embedded in elastic medium is modeled by the non-local elasticity theory and Euler Bernoulli beam model. The governing equations are derived and the solutions of frequency are obtained. According to this study, the vibrational mode number, the small-scale coefficient, the Winkler parameter and chirality of double-walled carbon nanotube on the frequency ratio (xN) of the (DWCNTs) are studied and discussed. The new features of the vibration behavior of (DWCNTs) embedded in an elastic medium and the present solutions can be used for the static and dynamic analyses of double-walled carbon nanotubes.
Carbon nanotubes hold much promise as future materials for safe storage of hydrogen. In this paper, hydrogen transport mechanisms in single-walled carbon nano-tubes (SWNTs) for various temperatures and chiral indices were studied using molecular dynamics simulation method. The SWNT models of zigzag (10,0), chiral (10,5) and armchair (10,10) with hydrogen molecules inside were simulated at temperatures ranging from 253K to 373K. Movements of hydrogen molecules ($H_2$) inside a SWNT were analyzed using mean-square displacements and velocity autocorrelation functions.
Hussain, Muzamal;Naeem, Muhammad N.;Tounsi, Abdelouahed
Advances in concrete construction
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제9권3호
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pp.301-312
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2020
This research deals with the study of the orthotropic vibrational features of single-walled carbon nanotubes according to Kelvin's model and to check the accuracy of the models, the results have been compared with earlier modeling/simulations. Obtaining rough approximations of the natural frequencies of CNTs using continuum equations are still a common procedure, even at high harmonics. The effects of different physical and material parameters on the fundamental frequencies are investigated for zigzag and chiral single-walled carbon nanotubes invoking Kelvin's theory. By using nonlocal Kelvin's model, the fundamental natural frequency spectra for two forms of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) have been calculated. The influence of frequencies with nonlocal parameters and bending rigidity are investigated in detail for these tubes. Computer software MATLAB is utilized for the frequencies of SWCNTs and current results shows a good stability with comparison of other studies.
Hussain, Muzamal;Naeem, Muhammad N.;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
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제8권3호
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pp.229-244
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2020
In this paper, modified Kelvin's model has been used to analyze the orthotropic vibration frequencies of single walled carbon nanotubes with clamped-clamped and clamped-free boundary conditions. For this system the governing equation is developed with wave propagation approach. Armchair, zigzag and chiral structures are considered for the vibrational analysis to investigate the effect of different modes, in-plane rigidity and mass density per unit lateral area. Throughout the computations, on decreasing the length-to-diameter ratios, the frequencies of said structure increases. In addition, by increasing three different value of in-plane rigidity resulting frequencies also increase and frequencies decrease on increasing mass density per unit lateral area. The results generated using computer software MATLAB to furnish the evidence regarding applicability of present model and also verified by available published literature.
In this paper, frequency vibrations of double-walled carbon nanotubes (CNTs) has been investigated based upon nonlocal elastic theory. The inference of small scale is being perceived by establishing nonlocal Love shell model. The wave propagation approach has been operated to frame the governing equations as eigen value system. An innovational nonlocal model to examine the scale effect on vibrational behavior of armchair, zigzag and chiral of double-walled CNTs. An appropriate selection of material properties and nonlocal parameter has been considered. The influence of dimensionless nonlocal parameter has been studied in detail. The dominance of end condition via nonlocal parameter is explained graphically. The results generated furnish the evidence regarding applicability of nonlocal shell model and also verified by earlier published literature.
The thermoelectric Seebeck and Peltier effects of a single walled carbon nanotube (SWCNT) quantum dot nanodevice are investigated, taking into consideration a certain value of applied tensile strain and induced ac-field with frequency in the terahertz (THz) range. This device is modeled as a SWCNT quantum dot connected to metallic leads. These two metallic leads operate as a source and a drain. In this three-terminal device, the conducting substance is the gate electrode. Another metallic gate is used to govern the electrostatics and the switching of the carbon nanotube channel. The substances at the carbon nanotube quantum dot/metal contact are controlled by the back gate. Results show that both the Seebeck and Peltier coefficients have random oscillation as a function of gate voltage in the Coulomb blockade regime for all types of SWCNT quantum dots. Also, the values of both the Seebeck and Peltier coefficients are enhanced, mainly due to the induced tensile strain. Results show that the three types of SWCNT quantum dot are good thermoelectric nanodevices for energy harvesting (Seebeck effect) and good coolers for nanoelectronic devices (Peltier effect).
We have investigated the self-assembled structures of glutaric acid (HOOC-(CH2)3-COOH) on the Cu(110) surface as a function of coverage using Scanning Tunneling Microscopy (STM). At low coverage, glutaric acid molecules diffuse freely on Cu(110) surface at room temperature, thus they can't form ordered structures at this coverage. However, when we scanned the same area several times, novel structures have been created during scanning due to the field-induced self-assembly. Also, the induced structures are quite stable during continuous scanning process. At 0.25 ML, glutaric acid adsorbs as a bi-glutarate (-OOC(CH2)3-COO-) after annealing to 450 K producing a racemic conglomerate of coexisting mirror domains. Although the molecule is achiral, it forms chiral domains on the surface from adsorption-induced asymmetrization. At 0.5 ML coverage, zigzag structure is observed, and still gltutaric acid adsorbs as a bidentate configuration. This bi-glutarate structure is stable until 650. Finally, at 1ML, glutaric acid adsorbs as a mono-glutarate at room temperature forming close packed structures.
Hussain, Muzamal;Naeem, Muhammad Nawaz;Taj, Muhammad;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
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제8권3호
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pp.215-228
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2020
In this paper, a new method based on the Sander theory is developed for SWCNTs to predict the vibrational behavior of length and ratio of thickness-to-radius according to various end conditions. The motion equation for this system is developed using Rayleigh-Ritz's method. The proposed model shows the vibration frequencies of armchair (5, 5), (7, 7), (9, 9), zigzag (12, 0), (14, 0), (19, 0) and chiral (8, 3), (10, 2), (14, 5) under different support conditions namely; SS-SS, C-F, C-C, and C-SS. The solutions of frequency equations have been given for different boundary condition, which have been given in several graphs. Several parameters of nanotubes with characteristic frequencies are given and vary continuously in length and ratio of thickness-to-radius. It has been illustrated that an enhancing the length of SWCNTs results in decreasing of the frequency range. It was demonstrated by increasing of the height-to-radius ratio of CNTs, the fundamental natural frequency would increase. Moreover, effects of length and ratio of height-to-radius with different boundary conditions have been investigated in detail. It was found that the fundamental frequencies of C-F are always lower than that of other conditions, respectively. In addition, the existence of boundary conditions has a significant impact on the vibration of SWCNTs. To generate the fundamental natural frequencies of SWCNTs, computer software MATLAB engaged. The numerical results are validated with existing open text. Since the percentage of error is negligible, the model has been concluded as valid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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