جناب آقای مهندس محمد رضائی دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران، از رساله خود با عنوان « مطالعه رفتار جریان آب در مجاورت ساختارهای کربنی در مقیاس نانو با تکیه بر کاربرد در نمک‌زدایی »‏‎ ‎به راهنمایی جناب آقای دکتر حجت قاسمی در تاریخ 1400/11/18 ساعت 16:30 به صورت مجازی دفاع خواهد نمود‎.

استاد راهنما: دکتر حجت قاسمی 

استاد مشاور:

اساتید داور داخلی: دکتر مهدی نویدبخش / دکتر مهدی مقیمی

اساتید داور خارجی: دکتر مهرزاد شمس / دکتر رامین حقیقی خوشخو

نرخ جریان آب در نانولوله‌ کربن چندین مرتبه بیش از مقدار پیش‌بینی شده نظری می‌باشد. این ویژگی باعث شده است نانولوله‌های کربن دارای پتانسیل ویژه‌ای برای کاربرد در غشای نمک‌زدایی باشند. مطالعه رفتار آب در مجاورت این نانوساختارها در پیش‌بینی عملکرد و طراحی غشاء اهمیت دارد. از آنجا که غالب پدیده‌های تعریف کننده رفتار یک غشاء نمک‌زدایی، در مقیاس نانومتر رخ می‌دهند؛ مطالعه این پدیده‌ها باید در ابعاد مولکولی انجام گیرد. در غیاب روش‌های تجربی، روش دینامیک مولکولی به‌عنوان بهترین گزینه مطرح است. در کنار مطالعه رفتار مولکول‌های آب در مقیاس نانو، آنچه کمتر در این روش مد نظر بوده است، ایجاد یک مدل عددی و واقع‌بینانه برای مقایسه با نتایج تجربی است. هدف نهایی این پژوهش، ایجاد ارتباط بین داده‌های نظری خروجی دینامیک مولکولی و داده‌های آزمایشگاهی از نرخ جریان آب می‌باشد. در این راه، ابتدا جریان آرگون در نانولوله کربن با استفاده از پتانسیل لنارد-جونز مطالعه شد. نرخ جریان آرگون با افزایش قطر نانولوله به‌صورت یکنوا افزایش پیدا نمی‌کند. علت این پدیده، تغییرات غیرقابل پیش‌بینی فاصله اتم آرگون با دیواره کربنی در نانولوله‌هایی با قطر بسیار کم است. تغییرشکل نانولوله کربن به‌عنوان یکی از تفاوت‌های مطالعه نظری و آزمایش تجربی مورد نظر قرار گرفت. برای مدل‌سازی تغییرشکل از پتانسیل Tersoff استفاده شد. میدان نیروی TIP3P برای مدل‌سازی جریان آب مورد استفاده قرار گرفت. رفتار نرخ جریان با میزان و چگونگی تغییرشکل نانولوله کربن مطالعه شد. پارامترهای پتانسیل‌های آرگون و آب توسط تابع توزیع چگالی شعاعی صحت‌سنجی شدند. نشان داده شد که حضور یون‌های محلول در آب، تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر نرخ جریان آن ندارد. با شناخت تابعیت نرخ جریان آب از قطر، طول، اختلاف فشار، خمیدگی و خروج از مرکز نانولوله کربن، تصویر کامل غشاء شکل گرفت. نرخ جریان کل غشاء با نرخ جریان اندازه‌گیری شده تجربی مقایسه شد. اختلاف حدود 6 درصدی نشان داده می‌دهد همسویی مناسبی بین این دو وجود دارد. با استفاده از تحلیل انتشار عدم قطعیت، میزان عدم قطعیت موجود در نرخ جریان محاسبه شده با دینامیک مولکولی برابر با 46 درصد بدست آمد.

دینامیک مولکولی، نمک‌زدایی، نانولوله کربن، آرگون، آب