بررسي خواص مكانيكي و ساختاري اتصال هيبريد ‌PLA/GNP به آلومينيوم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

توسعه مواد جديد و ساخت كامپوزيت¬ها طراحان را ترغيب به استفاده از اين مواد در صنايع مختلف مانند حمل‌ونقل و پزشكي كرده است و موجب گشته پليمرها، كامپوزيت¬هاي پايه پليمري و سازه¬هاي پليمر-فلز را به دليل سبك وزن بودن و خواص مكانيكي ويژه در دسته اصلي توليدهاي خود قرار دهند. مهم‌ترين مسئله در ساخت كامپوزيت¬هاي پليمر-فلز به دليل تفاوت در ويژگي¬هاي فيزيكي و شيميايي آن¬ها توانايي ايجاد اتصال بين دو جزء پليمر يا كامپوزيت با فلز است. روش¬هاي ايجاد اتصال شامل روش¬هاي مكانيكي، شيميايي و جوش دسته¬بندي مي¬شود و استفاده از روش¬هاي مكانيكي به¬دليل ايجاد تمركز تنش، تخريب لايه¬هاي كامپوزيت و عدم آب¬بندي مناسب نيستند. در پژوهش حاضر اتصال تك لبه پليمر/نانوكامپوزيت به آلومينيوم مورد بررسي قرار گرفته است. براي اتصال بين پليمر/نانوكامپوزيت به آلومينيوم از روش مكانيكي استفاده شده است. در اين روش با ايجاد نانو حفراتي بر روي سطح آلومينيوم بستر اتصال بهتر پليمر با آلومينيوم فراهم مي¬شود، روش آندايزينگ در ايجاد نانوحفرات بر روي سطح استفاده شد، در اين روش با قرار دادن آلومينيوم در الكتروليت اسيدي و اتصال آن به آند لايه¬ي اكسيد آندي (AAO) روي سطح تشكيل مي¬شود و با تزريق پليمر/نانوكامپوزيت بر روي آن زنجيره¬هاي پليمري به درون حفرات سطح آلومينيوم نفوذ كرده و به‌طور مكانيكي ضمن محبوس شدن تحرك زنجيره¬هاي پليمري گرفته شده و باعث ايجاد اتصال مكانيكي با آلومينيوم مي¬شود. نتايج حاصل از آزمون‌هاي مكانيكي كشش تك لبه به دليل عدم شكست و برش در ناحيه اتصال، اتصال بسيار خوب در فصل مشترك را نشان مي¬دهد؛ نتايج آزمون‌هاي ساختاري نظير پراش پرتو ايكس (XRD ) از افزايش اندازه بلور¬ها و آزمون حرارتي (DSC) از كاهش مقدار بلور¬ها در پليمر حكايت دارد كه نشان از نفوذ بهتر فاز آمورف در حفرات آلومينيوم دارد و در نمونه¬هايي كه اتصال مكانيكي خوبي با آلومينيوم داشت دماي انتقال شيشه¬اي افزايش پيدا كرده بود و اين باعث سخت¬تر شدن حركت زنجيره¬هاي پليمري فاز آمورف مي¬شود و صلبيت بيشتر درون حفرات ايجاد شده بر روي آلومينيوم و در نتيجه اتصال مكانيكي بهتر پليمر با آلومينيوم مي¬شود. از نانوكامپوزيت ساخته شده براي ساخت ظروف غذا، روكش¬هاي دارويي، ضربه¬گير خودرو و صنايع هوايي مي¬توان استفاده نمود، تحقيق صورت گرفته يك متدولوژي براي انتخاب مواد، روش ساخت و مشخصه يابي اين نوع اتصالات را ارائه داده كه مي‌تواند در اتصالات هيبريد ديگر پليمرها به فلزات با قابليت ايجاد بافت نانوساختار نظير داربست¬هاي استخواني از آن مي‌توان بهره برد.

216673

طراحي كاربردي- فرايندهاي ساخت

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

احسان فروزمهر، جمشيد پرويزيان