مدل سازي ديناميكي و كنترل رفتار حركتي ميكرو ذرات در حين نانومنيپوليشن دوبعدي بر روي سطوح زبر

دكتري

در اين تحقيق ابتدا مكانيك تماس، زبري و برخورد ذرات بيضوي و مكعبي شكل بررسي مي‌گردد. نتايج جهت تماس سوزن با ميكروذره و تماس ميكروذره با سطح مبنا بررسي مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه ميزان عمق نفوذ ايجاد شده در حالت تماس سوزن با ميكروذرات بيشتر از تماس ميكروذره با سطح مبنا است. نتايج شبيه‌سازي برخورد نشان مي‌دهد كه بر اساس برخورد نوك سوزن ميكروسكوپ نيروي اتمي با ميكروذره بيضوي به دليل سرعت متوسط موجود در حين برخورد در بيشترين حالت يعني تئوري جماري به ميزان 0.15 نانومتر عمق نفوذ و 45 نانونيوتن نيرو ايجاد مي‌شود. نتايج زبري بيان مي‌كند كه با افزايش فاصله جدايش، مقدار نيرو و سطح مقطع نيز كاهش پيدا خواهد كرد. نتايج منيپوليشن مدل‌هاي مختلف زبري جهت ميكروذرات بيضوي نشان مي‌دهد، زمان بحراني چرخش مدل رامپ 0.097 و زمان بحراني چرخش مدل رابينوويچ 0.096 ثانيه است در حاليكه اين مقادير جهت حالت لغزشي به ترتيب 0.2005 و 0.21 ثانيه مي‌باشد. در حالت كلي، دو مدل پروكوپوويچ و كاتاينن كه تعداد برجستگي‌هاي سطحي را بيشتر از يك در نظر مي‌گيرند، كمترين نيرو و زمان بحراني را ايجاد مي‌كنند. نتايج برخورد نشان مي‌دهد كه بر اثر برخورد اوليه، موقعيت مكاني ميكروذره افزايش پيدا خواهد كرد. در نهايت نتايج ارائه شده با نتايج حاصل از نرم افزار ادمز صحت سنجي مي‌شود. پس از حصول مسيرهاي گوناگون مسير بهينه جهت حركت ميكروذرات با استفاده از روش الگوريتم ژنتيك محاسبه مي‌گردد. دو نوع مانع ثابت و مانع متحرك در مسير حركت واقع است. نتايج بررسي مسيريابي بر روي يك مسير واقعي مي‌دهد طول مسير بهينه در اين مسير 3.4185 ميكرومتر است. صحت سنجي نتايج مسيريابي بيان دارد كه ميزان خطا در طول برابر با 8.16 درصد و ميزان خطا در هزينه برابر با 5.47 درصد است. در نهايت جهت پيگيري مسير حركت ميكروذرات با استفاده از روش كنترل تطبيقي، فازي لغزشي به كنترل مجموعه ميكروسكوپ نيروي اتمي در حضور اغتشاشات پرداخته مي‌شود. سيستم كنترل تطبيقي فازي لغزشي، طراحي شده براي كنترل فاصله سوزن از سطح مبنا، بعد از 0.8 ثانيه اين فاصله را به مقدار مطلوب مي‌رساند. مقايسه نتايج كنترل سطح مبنا با روش ارائه شده با كنترل مودلغزشي و پي آي دي، بيانگر اين موضوع است كه، كنترلر طراحي شده پاسخ مطلوب‌تري نسبت به دو گزينه ديگر دارد. در زمينه كنترل سوزن ميكروسكوپ نيروي اتمي دو متغير تغيير شكل سوزن و موقعيت مكاني آن كنترل مي‌گردد. در نهايت با توجه به اهميت كنترل مسير حركت ميكروذرات در يك مسير مشخص به بررسي اين موضوع در مورد ميكروذرات بيضوي و مكعبي پرداخته مي‌شود.

194025

دانشگاه علم و صنعت ايران

ساخت و توليد

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم