بهبود رفتار مكانيكي كامپوزيتهاي پليمري با نانوذرات تركيبي دي اكسيدتيتانيوم و اكسيدگرافن تحت بارگذاري ضربه اي

كارشناسي ارشد

استفاده از نانو ذرات تركيبي با جنس، ابعاد و هندسه مناسب در فرآيند بهبود رفتار مكانيكي كامپوزيت-هاي زمينه پليمري مي¬تواند روشي پركاربرد و پربازده باشد. در همين راستا، نمونه¬هايي متشكل از 9 لايه الياف شيشه حصيري 400 گرمي به همراه رزين اپوكسي بصورت خالص، تركيب شده با نانوذرات كروي دي¬اكسيدتيتانيوم به¬صورت منفرد و همچنين با نانوذرات تركيبي اكسيدگرافن و دي¬اكسيدتيتانيوم ساخته شدند. اين نمونه¬ها تحت تست كشش و ضربه سرعت بالا با سرعت در محدوده 221 متربرثانيه مورد آزمايش قرار گرفتند. درصدهاي وزني براي اين نمونه¬ها 25/0، 5/0 و 75/0 مي¬باشد. براي هرسه درصد وزني، نانوذرات دي¬اكسيدتيتانيوم و اكسيدگرافن با نسبت تركيب 10، 15 و 20 با هم تركيب شده¬اند. به سبب اعمال بارهاي برشي و لغزش لايه¬ها اثر هم¬افزايي اين دو نانوذره به جهت قفل كردن دو نانو ذره در جاي خود است. در اثر افزودن نانوذرات تركيبي مشاهده شد علاوه بر انحراف در مسير ترك¬هاي ايجاد شده و قفل شدن آن، با بهبود چسبندگي بين الياف و زمينه و به دنبال آن جلوگيري از بروز ترك در مرز مشترك الياف و زمينه، استحكام برخي نمونه¬ها و مقاومت آنها در برابر ضربه افزايش مي¬يابد. وسعت سطح بالاي نانوصفحات اكسيدگرافن اين امكان را فراهم مي¬آورد كه سطح بيشتري از زمينه و الياف بوسيله اين نانوذرات با هم تماس داشته باشد. به سبب توزيع و انتقال مناسب بار از طريق زمينه به الياف نمونه داراي نانوذرات تركيبي با درصدوزني %25/0 و نسبت تركيب 15 كمترين سرعت خروجي با %5/22 كاهش و بيشترين انرژي جذب شده با %6/10 افزايش نسبت به نمونه خالص داشت. نتايج حاصل شده از آزمون كشش نيز هماهنگ و مطابق با نتايج آزمون ضربه بدست آمد. نمونه داراي نانوذرات بصورت تركيب شده با درصد وزني %25/0 و نسبت تركيب 15 و نمونه داراي نانوذره دي¬اكسيدتيتانيوم بصورت منفرد با درصد وزني %5/0 دومين نمونه با بيشترين استحكام كششي بودند. در اثر افزودن نانوذرات مساحت نواحي لايه-لايه شده و خروج پرتابه بيشتر شد كه نشان از ايجاد انحراف در مسير ترك توسط نانوذرات دارد. در نهايت ميكرومكانيزم¬هاي تخريب به كمك تصويربرداري ميكروسكوپ الكتروني به جهت مشخص كردن تأثير افزودن نانوذرات بر آنها مورد بررسي قرار گرفته است.

210000

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر جلالي

مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي

دكتر خرمي شاد