اثرهای اصلاح سطحی گرافن بر رفتار مکانیکی کامپوزیت های اپوکسی-الیاف بازالت

سال انتشار: 1397
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: فارسی
مشاهده: 411

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJPST-31-2_005

تاریخ نمایه سازی: 20 آبان 1397

چکیده مقاله:

کامپوزیت های ماتریس پلیمری کاربردهای سازهای متنوعی دارند. برای افزایش خواص مکانیکی این کامپوزیتها، الیاف و نانوذرات به عنوان تقویت کننده به ماتریس پلیمری افزوده شده و نانوکامپوزیت ماتریس پلیمری تولید میشود. در این پژوهش، اثر اصلاح سطحی نانوصفحه های گرافن بر رفتار کششی و ضربه ای کامپوزیتهای اپوکسی-الیاف بازالت بررسی شده است. بدین منظور، نانوصفحه های گرافن با استفاده از عامل سیلانی تری آمینوپروپیل تریمتوکسی سیلان اصلاح سطحی شدند. بررسی پراش انرژی پرتو X و آزمون نقشه عنصری، وجود عناصر سیلیسیم و نیتروژن )که از اجزای اصلی گروه های عاملی هستند( را روی سطح گرافن اصلاح شده مشخص کردند. نمونه های نانوکامپوزیتی با درصدهای وزنی مختلف از گرافن اصلاح شده 0/2(، 0/3، 0/4 و )0/5 به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند. همچنین دو کامپوزیت دیگر، یکی بدون گرافن و دیگری با 0/4% وزنی گرافن اصلاح نشده برای مقایسه با نانوکامپوزیتهای تقویتشده با گرافن اصلاح شده ساخته شدند. پس از پخت کامل، نمونه ها آماده شده و با آزمونهای کشش و ضربه چارپی بررسی شدند. نتایج به ترتیب 21/1، 3/6، 35/1 و 74/6% افزایش استحکام کششی، مدول کشسانی، انرژی شکست و استحکام ضربه ای را برای نانوکامپوزیت دارای 0/4% وزنی گرافن اصلاح شده نسبت به کامپوزیت فاقد گرافن نشان دادند، در حالی که خواص مزبور برای نانوکامپوزیت دارای 0/4% وزنی گرافن اصلاح نشده در مقایسه با کامپوزیت فاقد گرافن به ترتیب 52/1، 37/5، 57/9 و 25/5% کاهش یافتند. مطابق با تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی، افزایش خواص کششی، ناشی از چسبندگی بهتر اپوکسی و الیاف بازالت و نیز سازوکارهای چقرمه سازی گرافن اصلاح شده در ماتریس است. اصلاح سطحی سبب برهمکنش بیشتر گرافن با ماتریس شده و نیز وجود گرافن سبب پدیده انحراف ترک میشود که یکی از سازوکارهای اصلی چقرمه سازی گرافن است. کاهش خواص مکانیکی در نمونه های دارای 0/4% وزنی گرافن اصالحنشده ناشی از پراکندگی نامناسب گرافن در ماتریس و برهمکنش ضعیف آن با ماتریس و الیاف است.

نویسندگان

سیدنوید حسینی آب بندانک

تهران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی و علم مواد

سیدمحمدحسین سیادتی

تهران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی و علم مواد

رضا اسلامی فارسانی

تهران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی و علم مواد