نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی پزشکی ، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران

10.61186/masm.2024.2025547.1104

چکیده

نانومنیپولیشن و جابه‌جایی میکرو/نانو ذرات، امروزه کاربردهای گسترده‌ای در علوم مختلف پیداکرده است. یکی از ابزارهای اساسی جهت انجام فرآیند نانومنیپولیشن، میکروسکوپ نیروی اتمی می‌باشد. امروزه میکروسکوپ نیروی اتمی کاربردهای مختلفی ازجمله تصویربرداری سطوح، منیپولیشن و جابه‌جایی ذرات، استخراج خواص مواد و بافت‌ها پیداکرده است. منیپولیشن نانو ذرات معمولاً شامل دو فاز می‌گردد. فاز نخست تا پیش از آغاز به حرکت ذره و استخراج نیروی بحرانی و زمان بحرانی را در برمی‌گیرد. فاز دوم نیز شامل بررسی ذرات در حین حرکت در خلال نانومنیپولیشن و جابه‌جایی می‌باشد. با توجه به این‌که در ابعاد میکرو/نانو، نیروهای سطحی نسبت به نیروهای حجمی اثر بیشتری دارند، لذا انتخاب مدل تماسی مناسب در مدل‌سازی و شبیه‌سازی فرآیند نانومنیپولیشن، بسیار حائز اهمیت می‌باشد. پارامترهای مختلفی بر مدل‌های تماسی در مقیاس میکرو/نانو اثرگذار می‌باشند. در این پژوهش به بررسی تأثیر پارامترهای مختلف بر مدل‌های تماسی هرتز، جیکیآر و دی‌ام‌تی پرداخته‌شده است. بدین منظور جهت بررسی تأثیر پارامترهای ورودی مختلف، از روش آماری آنالیز حساسیت تحت عنوان ای-فست که یکی از روش‌های سریع می‌باشد، استفاده‌شده است. پارامترهای ورودی موردبررسی در این پژوهش، شامل شعاع سوزن، حجم ذره، مدول الاسیسته سوزن، مدول الاسیسته ذره ، ضریب پواسون سوزن و ضریب پواسون ذره همچنین عمق نفوذ و نیرو به‌عنوان پارامترهای خروجی تبیین می‌گردد. نتایج به‌دست‌آمده بیانگر تأثیرگذاری زیاد حجم ذرات هدف و شعاع سوزن در نیرو و عمق نفوذ در مدل‌های تماسی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sensitivity Analysis of contact frictional models of Biological Particles on Rough Surface in Liquid Environment by E-Fast Method

نویسندگان [English]

  • Leila Zeinalizad 1
  • Moharram Habibnejad korayem 2

1 Master of Biomedical Engineering, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Biomedical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

2 Department of Mechanical Engineering ,, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

Nanomanipulation and displacement of nanoparticles has found wide applications in various sciences today.One of the basic tools for performing the Nanomanipulation process is the atomic force microscope.Today the atomic force microscope has found various applications, including surface imaging, manipulation and movement of particles, extracting the properties of materials and textures.The manipulation of nanoparticles usually involves two phases.The first phase includes the extraction of the critical force and the critical time before the start of the particle movement.The second phase also includes the investigation of particles during movement during Nano manipulation and displacement.Due to the fact that in micro/Nano dimensions,surface forces are more effective than volume forces,so it is very important to choose the appropriate contact model in modeling and simulating the Nano manipulation process.Various parameters affect contact models on the micro/Nano scale.In this research, the effect of different parameters on Hertz, JKR and DMT contact models has been investigated.For this purpose, in order to investigate the effect of different input parameters, the statistical method of sensitivity analysis called E-fast, which is one of the fast methods,has been used.The input parameters examined in this research include tip radius,volume of the particle,elastic modulus of the tip,elastic modulus of the particle,Poisson's coefficient of the tip and Poisson's coefficient of the particle, as well as penetration depth and force, which are explained as output parameters.The obtained results show that the volume of the target particles and the tip radius have a great influence on the force and depth of penetration in the contact models

کلیدواژه‌ها [English]

  • Contact mechanics model,Viscoelastic,First phase &
  • second phase of Nano manipulation,Nano Biological particles,Sensitivity analysis