بررسی تاثیر طول نانولوله و پدیده کلوخه شدن بر رفتار الاستوپلاستیک نانوکامپوزیت پلیمری

در این مقاله خواص الاستوپلاستیک یک نانوکامپوزیت پلیمری با تکیه بر تعدادی از عوامل مقیاس مزو مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از ترکیب روش اجزای محدود با میکرومکانیک استفاده شده است. با توجه به ماهیت پیوند ناکامل نانولوله و ماتریس، برای جایگزین کردن نانولوله و ناحیه­ی مشترک با یک تک رشته­ی توپر، از روش چندمقیاسی اجزای محدود استفاده شده است. سپس با استفاده از روش میدان میانگین موری- تاناکا، منحنی های تنش-کرنش نانوکامپوزیت استخراج و با استفاده از آن، تاثیر زاویه­ی قرارگیری نانولوله بر مدول یانگ، تاثیر طول نانولوله بر خواص الاستوپلاستیک و تاثیر کلوخه شدن نانولوله ها بر رفتار الاستوپلاستیک بررسی شده است. همچنین با بررسی طول نانولوله ها مشخص شد که نانولوله های دارای طول 10 تا 300 نانومتر، تاثیر قابل توجهی بر سفتی نانوکامپوزیت دارد، درحالی که تاثیر طول های کوتاه تر و بلندتر چندان قابل توجه نیست. همچنین، با صرفنظر از کلوخه شدن، افزایش کسر حجمی نانولوله ها منجر به افزایش سفتی نانوکامپوزیت می گردد. این در حالی است که کلوخه شدن نانولوله ها، منجر به کاهش سفتی نانوکامپوزیت می شود. تاثیر منفی این پدیده به حدی است که در برخی موارد، افزایش کسر حجمی نه تنها باعث افزایش سفتی نانوکامپوزیت نمی شود، بلکه آن را کاهش می دهد.

کلیدواژه ها:

نانوکامپوزیت پلیمری ، منحنی تنش-کرنش ، کلوخه شدن ، طول نانولوله ، زاویه قرارگیری