بررسی نقش هندسه فاز تقویتی در ثوابت الاستیک محوری و جانبی نانوکامپوزیتهای پلیمری با استفاده از روش مدلسازی چند مقیاسی

هدف از پژوهش حاضر، بررسی و تعیین ثوابت الاستیک کامپوزیتهای پلیمری تقویت شده با گرافن و نانولوله کربنی تک جداره و نیز مقایسه بین آنهاست. بدین منظور، یک مدل چند مقیاسی برای بررسی رفتار مکانیکی کامپوزیتهای پلیمری تقویت شده با این نانوساختارهای کربنی ارائه می گردد که مبتنی بر مکانیک سازه مولکولی و المان محدود می باشد. در این مدل، برای بررسی رفتار گرافن و نانولوله در مقیاس اتمی، از روش مکانیک سازه مولکولی استفاده می شود. این در حالیست که با توجه به حجم زیاد ماتریس در مقایسه با تقویت کننده نانومقیاس و عدم تاثیر پدیده های اتمی رویداده در آن،روی رفتار نهایی نانوکامپوزیت، برای مدلسازی ماتریسپلیمری، از روش المان محدود استفاده می گردد. فرض اساسی این مدل آن است که نانو فیلر و ماتریس با استفاده از نیروهای ضعیف واندروالسی بر مبنای پتانسیل لنارد- جونز، به هم متصل شده اند. برای مدلسازی این نیروها، از المان فنر استفاده می گردد که ثابت فنر آن برابر با مشتق دوم پتانسیل مذکور است. در این پژوهش، با استفاده از روش چندمقیاسی ارائه شده، به بررسی تاثیر حضور گرافن روی خواص الاستیک نانوکامپوزیتهای پلیمری پرداخته می شود. همچنین به جهت انجام مقایسه مناسب بین نقش تقویتی گرافن و نانولوله کربنی، تاثیر افزودن این فازهای تقویتی نانومقیاس روی خواص نانوکامپوزیتهای حاوی آنها در دو جهت محوری و جانبی، در شرایط یکسان بررسی شده و نقش هندسه فاز تقویتی در این حوزه مشخص خواهد شد.

کلیدواژه ها:

گرافن ، نانولوله کربنی ، مدول الاستیک ، نانوکامپوزیت ، مدلسازی چند مقیاسی