بررسی اثر ناحیه بین فازی بر روی مدول الاستیک نانوکامپوزیت های پلیمری

پیش بینی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها نقش کلیدی در طراحی بهینه آن ها ایفا می کند. افزودن نانوپرکننده ها به ماتریس پلیمری می تواند استحکام مکانیکی ساختار را بهبود بخشد، اما بین پیش بینی های تئوری های مرسوم و نتایج تجربی درباره تاثیر کسر حجمی نانوپرکننده ها بر استحکام، اختلافاتی وجود دارد. در حالی که مدل های نظری افزایش یکنواخت استحکام با افزایش پرکننده را پیش بینی می کنند، شواهد تجربی نشان می دهد که مقدار بهینه ای برای نانوپرکننده ها وجود دارد و در مقادیر بالا، به دلیل کلوخه شدن و ضعف در ناحیه بین فازی، خواص مکانیکی کاهش می یابد. این پژوهش با هدف رفع این ناهماهنگی، یک مدل میکرومکانیکی جدید مبتنی بر تئوری موری–تاناکا ارائه می دهد که اثر کلوخه شدن و ناحیه بین فازی را بر مدول الاستیک نانوکامپوزیت های پلیمری/نانولوله کربنی بررسی می کند. در این مدل، پارامترهایی نظیر ضخامت ناحیه بین فازی و پارامترهای ناحیه بین فازی لحاظ شده اند. در ادامه، یک مدل عددی مبتنی بر روش اجزاء محدود با لحاظ ناحیه بین فازی ارائه شده و نتایج آن با مدل پیشنهادی مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد مدل پیشنهادی توانایی بالایی در پیش بینی دقیق داده های تجربی دارد.

کلیدواژه ها:

کلوخه شدن ، نانو لوله کربنی ، ناحیه بین فازی ، پرکننده ، مدول الاستیک ، کامپوزیت