تاثير اندازه ذرات نانو بر انرژي شكست چسب هاي پليمري

كارشناسي ارشد

چكيده نانوپركننده‌ها به علت خواص مكانيكي عالي براي بهبود خواص مكانيكي ماتريس‌هاي پليمري و چسب در صنايع مختلف به‌كار گرفته مي‌شوند. در اين پژوهش، تأثير اندازه نانولوله‌هاي كربني چندديواره (MWCNTs) با سه اندازه، كوچك‌تر از 8 نانومتر ، 30-20 نانومتر و 80-50 نانومتر با 1/0 ،3/0 و 5/0 درصد وزني جهت محاسبه انرژي شكست چسب پايه اپوكسي تحت مود I بارگذاري مورد مطالعه قرار گرفته است. انرژي شكست چسب توسط نمونه آزمون تير يكسر گيردار دولبه (DCB) به دست مي‌آيد. نتايج آزمون‌ها نشان داد، افزودن نانولوله‌هاي كربني چندديواره باعث افزايش انرژي شكست چسب پليمري مي‌شود. با توجه به عكس‌هاي SEM با افزودن نانولوله‌هاي كربني چندديواره مكانيزم‌هاي نظير بيرون‌كشي، جدايي و پل‌زني ترك به‌وجود مي‌آيد كه افزايش انرژي شكست را به همراه دارد. همه نمونه‌ها در 3/0 درصد وزني افزايش و در 5/0 درصد وزني، به دليل كلوخه شدن نانولوله‌هاي كربني چندديواره، در چسب كاهش انرژي شكست را به همراه داشتند. افزودن 3/0 درصد از نانولوله‌هاي كربني چندديواره با اندازه كوچك‌تر از 8 نانومتر باعث بهبود 4/58 درصدي انرژي شكست در چسب پليمري شده است.در اندازه‌هاي كوچك‌تر به دليل سطح تماس بيشتر چسب با نانولوله‌هاي كربني چندديواره انرژي شكست بيشتري گزارش شده است. رفتار آسيب در اتصالات DCB با استفاده از مدل ناحيه چسبناك توسط نرم‌افزار المان محدود، مدل‌سازي و نمودار كشش-جدايش هر نمونه حاصل شد. با توجه به نمودار كشش-جدايش به دست آمده، ناحيه شكل‌گيري آسيب براي چسب تقويت‌شده با 3/0 درصد وزني ذرات نانو در تمام اندازه‌ها افزايش و در 5/0 درصد به دليل كلوخه شدن نانولوله‌هاي كربني چندديواره در چسب كاهش يافته است، همچنين بيشترين افزايش در اندازه ناحيه شكل‌گيري آسيب براي نانولوله‌هاي كربني چندديواره با اندازه كوچك‌تر از 8 نانومتر و 3/0 درصد وزني مشاهده شده است. واژه‌هاي كليدي: چسب پليمري، نانولوله‌هاي كربني چندديواره، انرژي شكست، نمودار كشش-جدايش

188474

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد فصيحي

طراحي كاربردي

دكتر هادي خرمي‌شاد