به کارگیری ساختارهای چاپ سه بعدی شده به عنوان لایه میانی در کامپوزیت های لایه ای: اثرگذاری بر نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود I

یکی از چالش های بنیادین در کامپوزیت های لایه ای، ضعف چسبندگی بین لایه ای و آسیب پذیری در برابر تورق است؛ آسیبی که به کاهش عمر مفید این سازه ها در کاربردهای گوناگون و گسیختگی ناگهانی آن ها منجر می شود. در این راستا، پژوهش حاضر راهکاری نوظهور و درحال توسعه را برای بهبود نرخ رهایی انرژی کرنشی بحرانی مود I در کامپوزیت های شیشه/اپوکسی ارزیابی می کند، یعنی استفاده از میان لایه های چاپ سه بعدی شده و مبتنی بر فیلامنت محلول در آب پلی وینیل الکل. شایان ذکر است که لایه ی میانی موردبحث، دارای ساختار شبکه ای لوزی شکل است که امکان برابری کسر حجمی رزین و فیلامنت تقویت کننده در سطوح تورق را فراهم می کند. نتایج تجربی نشان داد که استفاده از میان لایه چاپ سه بعدی شده، بیشینه نیروی قابل تحمل را ۲۲ درصد افزایش می دهد. همچنین چقرمگی شکست شروع و انتشار به ترتیب ۴۵ و ۸۷ درصد، نسبت به نمونه های بدون میان لایه، افزایش یافت که دلالت بر ارتقای چشمگیر مقاومت در برابر رشد ترک و فعال شدن مکانیسم های مقابله گر، در این نمونه ها دارد. طول ناحیه فرایند شکست در نمونه های با لایه ی میانی نیز که به عنوان شاخصی از گستره فعالیت مکانیسم های مقابله گر در برابر رشد ترک شناخته می شود، ۱۴۳ درصد افزایش یافت. همچنین، تحلیل سطوح شکست آشکار ساخت در حضور میان لایه، مکانیسم غالب شکست از گسیختگی در فصل مشترک به گسیختگی درون ماده ای تغییر کرد و این امر با پارگی، کشیدگی و پل زنی فیلامنت لایه ی میانی و گسیختگی در رزین بین لایه ای، تغییر می کند. این شواهد نقش موثر میان لایه ی مورد بحث را در مهار رشد ناپایدار ترک و بهبود هم زمان چسبندگی و مقاومت در برابر تورق، تایید می کند.

کلیدواژه ها:

لایه ی میانی چاپ سه بعدی شده ، تورق ، روش میان لایه گذاری ، کامپوزیت های شیشه/اپوکسی