بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي تاثير نابجايي و عيوب نانو مقياس بر خواص ابر رسانايي (NAEC٢٠١٤)
چکيده - در مقاله اثر نابجايي ها و عيوب بر روي خواص ابر رسانايي بررسي مي شود. اثرات ميانگين مسير آزاد در کاهش يا افزايش دماي بحراني و اثر ناهمگني بر روي شکاف انرژي يا تنش داخلي و قفل شدگي ساختار بحث شده است . تفاوت ميدانهاي تنش نابجايي پيچي و پله اي بر روي خواص ابر رسانايي بصورت تئوري بررسي شده است .
کليد واژه - قفل شدگي ، نابجايي ، نانو ساختار، ميانگين مسير آزاد
١-مقدمه
از آنجا که حضور انواع عيوب بر خواص ابررساناها تا کنون بطور واضح مشخص نشده است در مقاله حاضر اثرات اين عيوب ساختاري بر روي ابررساناها بحث شده است . البته اثرات حضور نابجايي ها به رسوبات و جدايشها نيز مربوط شده است [١]. از طرفي حجم بوسيله جريان سطحي از ميدان خارجي حفاظت مي شود. اثرات عيوب با اثر ميانگين مسير آزاد و يا خواص غير تعادلي به علت بر همکنش موضعي با خطوط جريان (اثرقفل شوندگي ) قابل توجيه است [٥-٢]. در اينجا اثر ميدانهاي تنش نابجايي پيچشي و پله اي بر روي ابر رسانايي مورد بحث قرارگرفته است .
٢- نتايج و بحث
٢-١- نابجائي پيچي :
اعوجاج کشسان در اطراف يک نابجائي مستقيم با طول نا محدود را ميتوان به وسيله استوانه اي از ماده کشسان نشان داد. نابجائي پيچي AB راکه در شکل ١ (الف ) نشان داده شده است در نظر بگيريد. استوانه کشسان در شکل ١(ب) براي ايجاد اعوجاج مشابهي تغيير شکل داده شده است . برش شعاعي LMNO در استوانه به موازات محور Z ايجاد شده است و تغيير مکان صلب سطوح آزاد نسبت به همديگر به اندازه b، اندازه بردار برگرز نابجائي پيچي در جهت Z است .
شکل ١: الف ) نابجايي پيچي AB ايجاد شده در يک بلور ب) اعوجاج کشسان يک حلقه استوانه اي معادل.
در استوانه اي که داراي نابجائي شده است با بررسي مستقيم مي توان ميدان کشسان را پيدا کرد. ابتدا بايد در نظر داشت که در جهت X وY هيچ تغييير مکاني وجود ندارد[٣].
دوم اينکه تغيير مکان در جهت Z به طور يکنواخت از صفر تا b افزايش مي يابد همانطور که از صفر تا افزايش مييابد:
بنابراين از معادلات مشتقات اوليه اجزاي تغيير مکان در مي يابيم که :
و از معادلات تنش و کرنش بر حسب ثابتهاي ليم و مولفه تنش برشي ، مولفه اي تنش عبارتند از :
مولفه ها در مختصات قطبي استوانه اي شکل ساده تري خواهند داشت . با به کار بردن روابط :
و به طريق مشابه براي کرنشهاي برشي ، تنها مولفه هاي مخالف صفر عبارتند از :
اعوجاج کشسان داراي هيچ مولفه کششي يا فشاري نيست و شامل برش خالص است : σzθ در صفحات شعاعي با ثابت و به موازات محور z عمل ميکند، σzθ بر صفحاتي عمود بر محور و به شکل يک گشتاور عمل ميکند. ميدان داراي تقارن شعاعي کامل است و برش LMNO را ميتوان بر هر صفحه شعاعي با (ثابت ) ايجاد کرد. براي نابجائي با علامت مخالف يعني پيچي چپگرد، علامت تمام مولفه هاي ميدان عکس ميشود.
تنشها و کرنش ها با متناسبند و بنابر اين اگر تنشها و کرنش ها به سمت بي نهايت ميل ميکنند. مواد جامد نميتوانند در مقابل تنشهاي بي نهايت مقاومت کنند، و به اين دليل استوانه شکل ١ به صورت تو خالي با سوراخي با شعاع نشان داده شده است .البته ، بلور هاي حقيقي تو خالي نيستند ، و بنابر اين هر چه به سمت مرکز يک نابجائي در بلور نزديک ميشويم ، اعتبار تئوري کشسان کم ميشود و بايد مدل غير خطي اتمي به کار برده شود. ناحيه اي که در آن تئوري کشسان خطي بي اعتبار ميشود هسته نابجائي خوانده ميشود. از معادله (٦) در ميابيم که وقتي باشد تنش به حد تئوري ميرسد و کرنش حدود
افزايش ميابد. بنابراين مقادير قابل قبول براي شعاع هسته نا بجائي بين قرار ميگيرد، يعني در بيشتر موارد است [٣].
٢-٢- نابجايي پله اي:
ميدان تنش دراين نوع نابجايي نسبت به نابجايي پيچي بسيار پيچيده تر است اما ميتوان به روش کاملا مشابه در يک استوانه همسان آن رانمايش داد. نابجايي پله اي در شکل ٢ (الف ) را در نظر بگيريد، با تغيير مکان صلب سطوح شکاف به اندازه b و در جهت x مي توان همان ميدان کرنش کشسان را در استوانه ايجاد کرد (شکل ٢ ب) [٣].
تغيير مکان و کرنش در جهت z صفر است و اصولا تغيير شکل به صورت کرنش صفحه اي است . هرچند بدست آوردن مولفه هاي ميدان خارج از بحث فعلي است . تنش هاي بدست آمده عبارتند از:
