بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت هیبریدی رزین اپوکسی/براده چدن/نانولوله کربنی و کاربرد آن در جلیقه های ضدگلوله

در این پژوهش، خواص مکانیکی و عملکرد بالیستیک یک کامپوزیت هیبریدی سه تایی متشکل از رزین اپوکسی، براده چدن و نانولوله های کربنی چنددیواره مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی، ارزیابی اثر هم افزایی ناشی از ترکیب پرکننده های فلزی در مقیاس میکرو و نانو در ساختار ماتریس پلیمری به منظور توسعه مواد سبک وزن با مقاومت بالا برای کاربردهای حفاظتی بود. دو فرمولاسیون شامل نمونه دوتایی (اپوکسی/براده چدن) و نمونه سه تایی (اپوکسی/براده چدن/نانولوله کربنی) تهیه و با استفاده از آزمون های استاندارد مکانیکی و بالیستیکی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که افزودن تنها یک گرم نانولوله کربنی به ازای هر کیلوگرم کامپوزیت، منجر به بهبود چشمگیر خواص مکانیکی می شود: مقاومت خمشی حدود ۴۱ درصد افزایش یافت، چقرمگی ضربه ای تا ۲٫۵ برابر بهبود پیدا کرد و در آزمون کشش، اگرچه استحکام کششی اندکی کاهش یافت، اما قابلیت تغییر شکل پذیری ماده به طور قابل توجهی افزایش یافت. در آزمون شلیک مستقیم با مهمات کالیبر ۷٫۶۲×۳۹ میلی متر، نمونه های سه تایی موفق به توقف کامل تمامی شش گلوله شدند، درحالی که نمونه های دوتایی فاقد این قابلیت بودند. این بهبود عملکرد به مکانیزم های جذب انرژی در مقیاس نانو، پراکندگی موثر تنش و تقویت برهم کنش بین فازها نسبت داده شد. یافته های این مطالعه گامی موثر در جهت طراحی و ساخت نسل جدیدی از کامپوزیت های هیبریدی مقرون به صرفه و با عملکرد بالیستیک برتر برای کاربردهای حفاظت شخصی محسوب می شود.

کلیدواژه ها:

کامپوزیت هیبریدی ، نانولوله کربنی ، براده چدن ، اپوکسی ، خواص مکانیکی ، مقاومت بالیستیک ، جلیقه ضدگلوله