آنالیز عددی و تجربی ارتعاشات میکروتیر وی شکل میکروسکوپ نیروی اتمی با در نظر گرفتن نانو الیاف پلی‌وینیل الکل به‌عنوان نمونه

در این تحقیق، رفتار ارتعاشی میکروتیر وی ­شکل میکروسکوپ نیروی اتمی با در نظر گرفتن نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با داربست‌ها و غلظت‌های مختلف به‌عنوان نمونه نرم بررسی شده است. با توجه به اهمیت نانوفیبرهای پلی‌وینیل الکل و کاربرد آن ها در علوم پزشکی و صنعت، انجام تحقیقی مستقل در مورد رفتار مکانیکی و ارتعاشی نانوالیاف پلی‌وینیل الکل، لازم به نظر می رسد. پس از ساخت نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با ساختارها و غلظت های مختلف، مدول کشسانی و نیروی چسبندگی آن ها برای هر دو مد نفوذی و بازگشتی میکروسکوپ به دست آمده است. برای بررسی خواص مکانیکی نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با ساختارهای متفاوت، از میکروسکوپ نیروی اتمی جی‌پی‌کی مدل نانوویزارد 2 به همراه نرم افزار تخصصی آن با ویرایش 5/0/96 استفاده شده است. طبق نتایج، با افزایش غلظت پلی‌وینیل الکل همانند مد نفوذی میکروسکوپ، مدول کشسانی افزایش یافته، اما چسبندگی کاهش می یابد. برای بررسی رفتار-ارتعاشی میکروتیر از مدل تیر تیموشنکو استفاده شده است. در تحقیق حاضر برای نخستین بار با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، مدول کشسانی نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با داربست ها و غلظت های مختلف، تعیین شده و سپس رفتار ارتعاشی میکروتیر وی‌شکل میکروسکوپ نیروی اتمی با توجه به پلی‌وینیل الکل به عنوان نمونۀ نرم با روش اجزای محدود و با استفاده از تئوری برخورد دی ام تی و همچنین روش تجربی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش مدول کشسانی، نمونۀ فرکانس تشدید و اندازۀ پاسخ فرکانسی در جهت جابه جایی عمودی افزایش می یابند. در نهایت، نتایج مدل‌سازی عددی با نتایج عملی ناشی از آزمایش، مقایسه شده که همگرایی خوبی را بین آن ها نشان می دهد.

numerical and experimental analysis of v-shaped atomic force microscope cantilever vibrations by considering polyvinyl alcohol nanofibers as the sample

in this study, the vibrational behavior of v shaped afm beam by supposing poly vinyl alcohol (pva) nanofibers scaffolds with different formats and pva concentrations as the soft samples has been investigated. based on the importance of polyvinyl alcohol nanofibers and their application in medical sciences and industry, it seems necessary to consider an independent study on the vibrational behavior of atomic force microscope cantilevers considering polyvinyl alcohol nanofibers. after making of pva nanofibers scaffolds with different formats and pva concentrations by electrospinning system, the elasticity modules and adhesions of the samples have been earned in extend and retraction strokes as the most important step to study the vibrational behavior of the afm beam. by increasing the pva concentration, the elasticity modules increases, but adhesion decreases. appling the extend strokes increases the elasticity modules, but decrease the adhesion. for theoretical dynamic behavior of v shaped afm beam, timoshenko bema theory has been applied. in the present study, the elastic modulus of poly vinyl alcohol (pva) nanofibers scaffolds with different formats and pva concentrations has been defined using afm, then the vibrational behavior of v shaped afm cantilever by supposing pva nanofibers as the soft sample has been studied. the obtained results by fem modeling show that increasing the elasticity modules of the samples increases the resonant frequency and amplitude of frf of vertical movement of the beam. the results by theoretical modeling has been compared with experimental method. the results show excellent agreement.