مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تاثیرات افزودن نانولوله‌های کربنی چند‌جداره بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی و کامپوزیت‌های لایه‌ای شیشه/اپوکسی

نویسندگان
1 استاد دانشگاه علم و صنعت ایران دانشکده مهندسی مکانیک،
2 دانشگاه علم و صنعت ایران
چکیده
هدف تحقیق حاضر، مطالعه میزان اثربخشی وجود نانولوله‌های کربنی چندجداره با طول بلند، بر خواص مکانیکی رزین اپوکسی و کامپوزیت‌های لایه‌ای تقویت شده با الیاف تک‌جهته شیشهاست. بنابراین، خواص مکانیکی پلیمر (اپوکسی خالص)، نانوکامپوزیت حاوی 5/0درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند جداره، کامپوزیت‌های لایه‌ای شیشه/اپوکسی و نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای شیشه/اپوکسی حاوی5/0 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی مختلف استخراج می‌گردد. مدول و استحکام کششی، خمشی و برشی پلیمر اپوکسی و نانوکامپوزیت‌های تقویت شده با 5/0 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند جداره از آزمایش مشخصه‌سازی می‌شود. سپس، برای کامپوزیت‌های لایه‌ای الیاف شیشه و نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای الیاف شیشه تقویت شده با 5/0 درصد وزنی نانولوله‌های کربنی چند جداره، مقادیر سفتی و استحکام کششی طولی و عرضی، و همچنین سفتی و استحکام خمشی و برشی داخل صفحه‌ای مقایسه می‌شوند. نتایج آزمایش‌های مربوط به نمونه‌های کششی نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای نشان می‌دهند که حضور نانولوله‌های کربنی چند جداره با طول بلند باعث افزایش چسبندگی و برهم کنش الیاف لایه‌های مجاور شده و سبب می‌شود که مکانیزم‌های تخریبی همچون شکست الیاف در آزمایش کشش طولی و یا جدایش لایه‌ای در آزمایش برش داخل صفحه‌ای به طور قابل ملاحظه‌ای به تاخیر افتد. می‌توان بیان داشت که بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت‌های لایه‌ای نسبت به رزین با افزودن نانولوله‌های کربنی نمود بیشتری دارد. برای نمونه مقدار استحکام کششی در راستای طولی و استحکام برشی نانوکامپوزیت‌های لایه‌ای به ترتیب 34% و 26% نسبت به کامپوزیت لایه‌ای رشد می‌کنند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effects of adding multiwall carbon nanotubes on mechanical properties of Epoxy resin and Glass/Epoxy laminated composites

نویسندگان English

Mahmood Mehrdad Shokrieh 1
Afshin Zeinedini 2
Seyed Moahmmad Ghoreishi 2
چکیده English

The purpose of the present research is to investigate effects of long multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) on mechanical properties of epoxy resin and unidirectional glass fiber reinforced laminated polymeric composites. Therefore, mechanical properties of polymer (pristine resin), 0.5 wt.% MWCNT/epoxy nano-composites, E-glass/epoxy laminated composites and 0.5 wt.% MWCNT/E-glass/epoxy laminated nano-composites were evaluated. The tensile, flexural and shear moduli and strengths of epoxy polymer and nano-composites were experimentally characterized. Next, the longitudinal and transverse tensile stiffness and strength, also in-plane shear and flexural moduli and the strength of glass fiber laminated composites and glass fiber laminated nano-composites were determined. The experiment results of tensile specimens of laminated nano-composites reveal that the presence of the long MWCNTs improves the bounding properties of fibers in adjacent plies and postpones the failure mechanisms like fiber fracture under tension or edge delamination under shear loading conditions. It can be concluded that the improvement of mechanical properties in laminated composites are more significant than those of the pure epoxy with addition of long multiwall carbon nanotubes. For instance, the longitudinal tensile strength and shear strength of laminated nanocomposites increased by 34% and 26% in comparison with laminated composites, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Epoxy
multiwall carbon nanotubes
glass fiber
Mechanical properties
laminated composites