Hadji, Lazreg;Zouatnia, Nafissa;Meziane, Mohamed Ait Amar;Kassoul, Amar
Earthquakes and Structures
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v.13
no.5
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pp.509-518
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2017
The objective of the present paper is to investigate the bending behavior with stretching effect of carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) beams. The beams resting on the Pasternak elastic foundation, including a shear layer and Winkler spring, are considered. The single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are aligned and distributed in polymeric matrix with different patterns of reinforcement. The material properties of the CNTRC beams are estimated by using the rule of mixture. The significant feature of this model is that, in addition to including the shear deformation effect and stretching effect it deals with only 4 unknowns without including a shear correction factor. The single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are aligned and distributed in polymeric matrix with different patterns of reinforcement. The material properties of the CNTRC beams are assessed by employing the rule of mixture. The equilibrium equations have been obtained using the principle of virtual displacements. The mathematical models provided in this paper are numerically validated by comparison with some available results. New results of bending analyses of CNTRC beams based on the present theory with stretching effect is presented and discussed in details. the effects of different parameters of the beam on the bending responses of CNTRC beam are discussed.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.9
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pp.805-815
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2010
This paper studies the influence of internal moving fluid and flow-induced structural instability of multi-wall carbon nanotubes conveying fluid. Detailed results are demonstrated for the variation of natural frequencies with flow velocity, and the flow-induced divergence and flutter instability characteristics of multi-wall carbon nanotubes conveying fluid and modelled as a thin-walled beam are investigated. Effects of various boundary conditions, Van der Waals forces, and non-classical transverse shear and rotary inertia are incorporated in this study. The governing equations and three different boundary conditions are derived through Hamilton's principle. Numerical analysis is performed by using extended Galerkin's method which enables us to obtain more exact solutions compared with conventional Galerkin's method. This paper also presents the comparison between the characteristics of single-wall and multi-wall carbon nanotubes considering the effect of van der Waals forces. Variations of critical flow velocity for different boundary conditions of two-wall carbon nanotubes are investigated and pertinent conclusion is outlined.
In the current study, the nonlinear vibration properties of an embedded zigzag single-walled carbon nanotube (SWCNT) are investigated. Winkler-type model is used to simulate the interaction of the zigzag SWCNTs with a surrounding elastic medium. The relation between deflection amplitudes and resonant frequencies of the SWCNT is derived through harmonic balance method. The equivalent Young's modulus and shear modulus for zigzag SWCNT are derived using an energy-equivalent model. The amplitude - frequency curves for large-amplitude vibrations are graphically illustrated. The simulation results show that the chirality of zigzag carbon nanolube as well as surrounding elastic medium play more important roles in the nonlinear vibration of the single-walled carbon nanotubes.
The carbon nanotube (CNT) represents one of the most unique inventions in the field of nanotechnology. CNTs have been studied closely over the last two decades by many researchers around the world due to their great potential in different fields. CNTs are rolled graphene with $SP^2$ hybridization. The important aspects of CNTs are their light weight, small size with a high aspect ratio, good tensile strength, and good conducting characteristics, which make them useful as fillers in different materials such as polymers, metallic surfaces and ceramics. CNTs also have potential applications in the field of nanotechnology, nanomedicine, transistors, actuators, sensors, membranes, and capacitors. There are various techniques which can be used for the synthesis of CNTs. These include the arc-discharge method, chemical vaporize deposition (CVD), the laser ablation method, and the sol gel method. CNTs can be single-walled, double-walled and multi-walled. CNTs have unique mechanical, electrical and optical properties, all of which have been extensively studied. The present review is focused on the synthesis, functionalization, properties and applications of CNTs. The toxic effect of CNTs is also presented in a summarized form.
In this study, we report a general method for preparation of a one-dimensional (1D) arrangement of Au nanoparticles on single-walled carbon nanotubes (SWNTs) using biologically programmed peptides as structure-guiding 1D templates. The peptides were designed by the combination of glutamic acid (E), glycine (G), and phenylalanine (F) amino acids; peptides efficiently debundled and exfoliated the SWNTs for stability of the dispersion and guided the growth of the array of Au nanoparticles in a controllable manner. Moreover, we demonstrated the superior ability of 1D nanohybrids as flexible, transparent, and conducting materials. The highly stable dispersion of 1D nanohybrids in aqueous solution enabled the fabrication of flexible, transparent, and conductive nanohybrid films using vacuum filtration, resulting in good optical and electrical properties.
Kim, Jin Hee;Rhee, Inkyu;Jung, Yong Chae;Ha, Sumin;Kim, Yoong Ahm
Carbon letters
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v.24
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pp.90-96
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2017
We demonstrated the sensitivity of optically active single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with a diameter below 1 nm that were homogeneously dispersed in cement composites under a mechanical load. Deoxyribonucleic acid (DNA) was selected as the dispersing agent to achieve a homogeneous dispersion of SWCNTs in an aqueous solution, and the dispersion state of the SWCNTs were characterized using various optical tools. It was found that the addition of a large amount of DNA prohibited the structural evolution of calcium hydroxide and calcium silicate hydrate. Based on the in-situ Raman and X-ray diffraction studies, it was evident that hydrophilic functional groups within the DNA strongly retarded the hydration reaction. The optimum amount of DNA with respect to the cement was found to be 0.05 wt%. The strong Raman signals coming from the SWCNTs entrapped in the cement composites enabled us to understand their dispersion state within the cement as well as their interfacial interaction. The G and G' bands of the SWCNTs sensitively varied under mechanical compression. Our results indicate that an extremely small amount of SWCNTs can be used as an optical strain sensor if they are homogeneously dispersed within cement composites.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2004.04a
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pp.165-168
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2004
Carbon nanotube is a geometrical frame-like structure and the primary bonds between two nearest-neighboring atoms act like beam members, whereas an individual atom acts as the joint of the related beam members. The sectional property parameters of these beam members are obtained from molecular mechanics. Computations of the elastic deformation of single-walled carbon nanotubes reveal that the Young's moduli of carbon nanotubes vary with the tube diameter and are affected by their helicity. With increasing tube diameter, the Young's moduli of carbon nanotubes approach the Young's modulus of graphite.
Dopants and defects can be introduced as well as the intercalation of metals into single wall carbon nanotubes (SWCNTs) to modify their electronic and magnetic properties, thus significantly widening their application areas. Through spinpolarized density functional theory (DFT) calculations, we have systemically studied the following: (i) (10,0) and (5,5) SWCNT doped with nitrogen ($CN_xNT$), (ii) (10,0) and (5,5) SWCNT with pyridine-like defects (3NV-$CN_xNT$), and (iii) chemical functionalization of (10,0) and (5,5) 3NV-$CN_xNT$ with 12 different transition metals (TMs) (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, and Pt). Attention was done in searching for the most stable configurations, deformation, calculating the formation energies, and exploring the effects of the doping concentration of nitrogen and pyridine-like nitrogenated defects on the electronic properties of the nanotubes. Also, calculating the corresponding binding energies and effects of chemical functionalization of TMs on the electronic and magnetic properties of the nanotubes has been made. We found out that the electronic properties of SWCNT can be effectively modified in various ways, which are strongly dependent not only on the concentration of the adsorbed nitrogen but also to the configuration of the adsorbed nitrogen impurities, the pyridine-like nitrogenated defects, and the TMs absorbed; due to the strong interaction between the d orbitals of TMs and the p orbitals of N atoms, the binding strengths of TMs with the two 3NV-$CN_xNT$ are significantly enhanced when compared to the pure SWCNTs.
We have developed an electrochemical immunosensor that combines the electrocatalytic property of carbon nanotube and the low background current of indium tin oxide (ITO) electrode. A partial monolayer of carboxylated single-walled carbon nanotube (CCNT) is covalently formed on an ITO electrode modified with amine-terminated phosphonic acid. Nonspecifically adsorbed avidin on the hydrophobic sidewalls of CCNT is used to immobilize biotinylated antibody and to reduce the nonspecific binding to CCNT. The biotinylated antimouse IgG bound on avidin and the antimouse IgG conjugated with alkaline phosphatase (ALP) sandwiches a target mouse IgG. ALP catalyzes the conversion of p-aminophenyl phosphate monohydrate into p-aminophenol, which is electrocatalytically oxidized to p-quinone imine on CCNT surface. Moderate electrocatalytic electrode obtained with the combination of CCNT and ITO allows low detection limit (0.1 ng/ mL).
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.1535-1538
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2005
We present a mass productive and reproducible assembly technique of a single bundle of single-walled carbon nanotubes (sb-SWNTs) using dielectrophoresis (DEP). Gold electrodes with 10 gaps made via microlithography were used to align the carbon nanotubes (CNTs). The magnitude and type of applied electric field were investigated to verify their effects on CNT assembly. The optimum assembling conditions in which sb-SWNTs could be positioned at a desired site were experimentally identified, and the characteristics of the assembled sb-SWNTs were evaluated from AFM, Raman spectroscopy, and I-V curve. This assembly method has potential for applications such as gas sensors or electronic devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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