تاثير جهت دهي تركيبي از ذرات نانو بر خواص مكانيكي اتصالات چسبي تقويت شده

كارشنناسي ارشد

محققان روش هاي مختلفي براي افزايش استحكام اتصالات چسبي ارائه داده اند. از جمله روش ها مي توان به تغيير پارامترهاي هندسي اتصال، افزودن ذرات در ابعاد مختلف، افزودن الياف به لايه چسب و غيره اشاره نمود. در سازه هاي اتصال چسبي با افزودن نانو ذرات مختلف از قبيل: نانو لوله هاي كربن، نانو صفحات گرافن، خاك رس و غيره به ماده پايه چسب سبب بهبود خواص مكانيكي در اتصالات چسبي مي شوند. برخي از ذرات نانو مانند نانو لوله هاي كربني و نانو صفحات گرافن به دليل ساختار شيميايي و هندسي و همچنين دارا بودن خواص متفاوت در طول و عرض در اثر اعمال ميدان الكتريكي يا مغناطيسي به آن ها قابليت جهت گيري و هم راستا شدن دارند، از اين رو در تقويت سازه هاي اتصال چسبي كاربرد وسيعي دارند. در اين پژوهش از تركيب نانولوله هاي كربن و نانو صفحات اكسيد گرافن، براي تقويت چسب اپوكسي استفاده شده است. تركيب اين ذرات نانو در دو حالت توزيع تصادفي و جهت دهي شده، در دو درصد وزني مختلف (0.1 و 0.3) و با نسبت تركيب 1:1 ، 3:1 و 1:3 CNT:GoNP)) استفاده شده اند و تأثير آن ها بر رفتار شكست اتصالات چسبي كامپوزيتي مورد بررسي قرار گرفته ¬است. چسبنده هاي استفاده شده از جنس كامپوزيت شيشه /كربن / اپوكسي هستند، از پارچه كربن تك جهته به عنوان الكترود براي ايجاد ميدان الكتريكي متناوب (AC)، استفاده شده است و جهت دهي ذرات در راستاي ضخامت چسب صورت گرفته است. به وسيله آزمايش استاندارد تير يك سر گيردار دو لبه و تئوري تير ساده، انرژي شكست شروع رشد ترك محاسبه شده است. بيشترين مقدار بهبود خواص براي هر دو درصد وزني 0.1 و 0.3 در نسبت تركيب 3:1 ذرات نانو مشاهده شده است در حالت جهت‌دهي شده با 0.3 درصد وزني ذرات نانو با نسبت تركيب 3:1 مشاهده شده است كه مقدار 389 درصد در انرژي شكست اوليه و 175 درصد در نيروي بيشينه اتصال، براي حالت جهت دهي شده 0.1 درصد وزني ذرات نانو با نسبت تركيب 3:1 هم 222 درصد در انرژي شكست و 148 درصد در نيروي بيشينه اتصال، نسبت به اتصالات چسبي تقويت نشده بدست آمد. اين نتايج نشان دهنده آنست كه با افزايش درصد وزني ذرات نانو و نسبت بيشتر نانو لوله هاي كربني در تركيب ذرات نانو بهبود رفتار شكست اتصالات چسبي بيش تر است. براي نمايش سطوح شكست و مشاهده و بررسي مكانيزم هاي چقرمه سازي از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي استفاده شده است كه در نانولوله هاي كربني مكانيزم هاي انحراف ترك، پل زني و بيرون كشي و در نانو صفحات گرافن، مكانيزم هاي ميخكوب شدن نوك ترك ، جدايش و رشد حفره پلاستيك نيز مشاهده شد.

195662

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

دكتر خرمي شاد