افزایش استحکام برشی نانوکامپوزیتهای پلیمری به روش لایه نشانی الکتروفورتیک نانولوله های کربن

استفاده از ذرات نانو در ساختارهای کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف، روشی است برای طراحی و ساخت کامپوزیت های چندمقیاسی با خواص مکانیکی و سازه ای ارتقا یافته. در این پژوهش، لایه نشانی الکتروفورتیک جهت ایجاد سطحی یکنواخت از نانولوله های کربن در سطح مشترک الیاف شیشه و پلیمر استفاده شده است. نخست عوامل موثر در این فرآیند نظیر غلظت محلول، مدت فرآیند و شدت میدان، بر کیفیت و کمیت لایه ایجاد شده، بصورت تجربی مطالعه شده است. پس از شناسایی حالت بهینه، نمونه های بافت شیشه تقویت شده برای ساخت نانوکامپوزیت شیشه-اپوکسی استفاده شده و جهت تعیین خواص برشی بین لایه ای آنها، مورد آزمایش استحکام تیر کوتاه و فرورفتگی شبه استاتیکی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان دهنده تاثیر چشمگیر استفاده هدفمند از نانولوله های کربن در تقویت فیزیکی و شیمیایی سطح مشترک کامپوزیتها جهت بهبود عملکرد مکانیکی آنهاست. استحکام برشی در نمونه های تقویت شده ۴۲% نسبت به نمونه مرجع ارتقا یافت و در فرورفتگی شبه استاتیکی، نانوکامپوزیتها بیش از ۱۰% مستحکم تر شدند. در ایجاد لایه نانولوله های کربن بر سطح الیاف شیشه، لزوما استفاده از شدت میدان قوی تر و غلظت بالاتر محلول موجب بهبود کیفیت لایه نشانی نخواهدشد. شدت میدان در غلظت های بالای نانوذرات به دلیل خروج از شرایط تعادل محدود شده و بهترین نتایج در فرآیندهای نه چندان طولانی، با چگالی شدت جریان بین ۰.۵ تا ۱ میلی آمپر بر سانتی متر مربع به دست آمد. تاثیر افزایش شدت میدان الکتریکی بر جرم نشست در حدود ۸.۵ برابر مشاهده شد درحالی که این فاکتور برای افزایش غلظت ۵.۵ برابر بود.

کلیدواژه ها:

Interlaminar shear strength ، Electrophoretic deposition ، Carbon nanotubes ، Quasi static indentation ، nanocomposites ، استحکام برش بین لایه ای ، لایه نشانی ، نانولوله کربن ، ضربه شبه استاتیکی ، الکتروفورز