《基於非局部理論的石墨烯納米質量感測器振動特性研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由申志彬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於非局部理論的石墨烯納米質量感測器振動特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：申志彬
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
將碳納米管、石墨烯等納米材料用於納米質量感測器，可探測細菌、病毒、氣體分子等原子級質量，在疾病診療、環境監測等方面具有重要的套用前景。諧振式質量感測器主要利用附加質量前後感測器固有頻率的改變數來識別附加質量，因此，振動特性分析是納米質量感測器設計和套用中的關鍵技術。研究納米質量感測器的振動特性需同時考慮尺度效應和附加質量的影響，應力梯度非局部理論已被成功用於碳納米管等一維結構質量感測器的振動特性分析。石墨烯質量感測器屬二維結構，在分析方法方面還很不成熟。本項目基於非局部理論，開展石墨烯質量感測器振動特性分析方法研究，旨在建立單層和雙層石墨烯質量感測器振動特性分析的非局部Kirchhoff板理論模型和Galerkin條形傳遞函式求解方法，為石墨烯納米質量感測器的設計和套用提供理論依據，所提Galerkin條形傳遞函式方法為求解難以直接寫出泛函顯示表達式的一類數學物理問題提供了一條新的途徑。
結題摘要
本項目基於非局部理論，開展石墨烯質量感測器振動特性分析方法研究，旨在建立單層和雙層石墨烯質量感測器振動特性分析的非局部Kirchhoff板理論模型和Galerkin條形傳遞函式求解方法。主要研究內容為： 提出了可用於分析非局部Kirchhoff板振動特性的Galerkin條形傳遞函式方法。推導了非局部Kirchhoff板動特性分析的理論求解模型，並將結果和有限元結果進行了對比，從而驗證所提方法的正確性。 提出了含集中附加質量的單層石墨烯（SLGS）和雙層石墨烯(DLGS)質量感測器振動特性分析的Galerkin條形傳遞函式方法。推導了SLGS和DLGS質量感測器振動特性分析的理論求解模型，分別給出了SLGS和DLGS質量感測器固有頻率的Galerkin條形傳遞函式解。 在前面工作的基礎上，提出了考慮預應力的石墨烯（GS）質量感測器屈曲特性和振動特性分析的Galerkin條形傳遞函式方法。推導了考慮預應力的GS質量感測器的理論求解模型，並給出了GS質量感測器臨界荷載與固有頻率的Galerkin條形傳遞函式解。 本課題提出了一種用於求解石墨烯質量感測器的Galerkin條形傳遞函式方法，並將其套用到石墨烯質量感測器的振動特性分析中。所做工作可為難以寫出泛函顯示表達式一類數學物理問題提供一條新的求解途徑，同時也為石墨烯質量感測器的設計和套用提供了理論支撐。
