رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت هیبریدی نانوپرلیت و نانورس بر پایه پلی اتیلن: بررسی تجربی و اعتبارسنجی عددی مدل های ابرکشسان

در این پژوهش، هیبرید نانوذرات رس اصلاح شده و نانوپرلیت سیلانه شده از طریق ترکیب ذوب مستقیم به پلی اتیلن با دانسیته پایین اضافه شد. نحوه پخش ذرات اضافه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که با افزودن میزان نانوپرکننده هیبریدی نانوپرلیت/نانورس سطح شکست نمونه ها زبرتر شده و شدت فرورفتگیها و برآمدگیها تشدید میشود. اثر نانوذرات هیبریدی بر روی خواص گرمایی پلی اتیلن مثل دمای ذوب و دمای بلورینگی بوسیله آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی مورد مطالعه قرار گرفت. با افزایش میزان نانوپرکننده هیبریدی نانوپرلیت/نانورس دمای ذوب و دمای بلورینگی نمونه های پلی اتیلن بالاتر میرود این موضوع به برهمکنش بین ذرات نانو هیبریدی و زنجیرهای پلیمری مربوط است. خواص مکانیکی تنش-کرنش نمونه های نانوکامپوزیت هیبریدی پلی اتیلن تحت تست کششی تک جهته مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان میدهد که مدول یانگ و استحکام کششی کامپوزیت ها میتوانند با مقدار کمی نانوپرکننده بهبود یابند. علاوه بر این، برای بررسی رفتار تنش-کرنش نانوکامپوزیت هیبریدی پلی اتیلن، مدلهای ابرکشسان مانند آرودا-بویس، مونی-ریولین، چندجمله ای، یه-اوه، واندروالس و اگدن مورد مطالعه قرار گرفتند و با داده های تجربی مقایسه شدند . نتایج نشان داد که مدلهای آرودا-بویس، واندروالس، یه-اوه و مونی-ریولین به دلیل نداشتن ناوردای دوم تانسور، در تمامی مقادیر نانوپرکننده هیبریدی انحراف بیشتری از داده های تجربی از خود نشان میدهد در حالیکه مدلهای دیگر من جمله چندجمله ای مرتبه دوم و اگدن بعلت وجود مولفه ناوردای مرتیه بالاتر مکانیک پیوسته، نتایج مطلوبی برای نمونه های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن/ نانوذرات رس/ نانوپرلیت به همراه داشت.

کلیدواژه ها:

نانوکامپوزیت هیبریدی ، نانوپرلیت ، نانورس ، ابرکشسان ، رفتار مکانیکی