اثرات چسبندگي نانو لوله‌ي كربني و زمينه بر خواص الاستيك كامپوزيت تقويت شده با الياف فازي

Effects of the Adhesion Between Carbon Nanotube and the Matrix on the Elastic Properties of Fuzzy Fiber-reinforced Composites

يكي از نواقص موجود در كامپوزيت‌هاي تقويت شده با الياف تك جهته، پايين بودن خواص الاستيك عرضي كامپوزيت در مقايسه با خواص الاستيك طولي آن مي باشد. در يك كامپوزيت تقويت شده با الياف فازي اين نقص با رشد دادن نانولوله هاي كربني روي الياف كربن تا حدودي برطرف شده است. ساختار اين كامپوزيت جديد به گونه اي است كه نانو لوله هاي كربني يكنواخت، به صورت شعاعي روي سطح الياف كربن رشد داده شده اند. مشخص شده است كه به دليل رشد شعاعي نانولوله ها در سطح رشته ي كربن، خواص موثر عرضي اين كامپوزيت ها به طور قابل توجهي بهبود يافته است. به دليل وجود برخي پيوند هاي ايجاد نشده بين نانو لوله ي كربني و زمينه پليمري، بين آن ها يك فاز مياني با خواص مكانيكي معين، درنظرگرفته مي شود. در اين پژوهش، براي كسرهاي حجمي متفاوت الياف كربن موجود در كامپوزيت الياف فازي، اثر تغيير خواص مكانيكي فاز مياني موجود بين نانو لوله و زمينه روي خواص موثر كامپوزيت تقويت شده با الياف فازي بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد كه ميزان چسبندگي بين نانو لوله ي كربني و زمينه پليمري تاثير محسوسي روي خواص كامپوزيت تقويت شده با الياف فازي دارد.

One of the drawbacks of conventional unidirectional fiber reinforced composites is their low transverse elastic properties compared to their longitudinal properties. In a fuzzy fiber-reinforced composite, this weakness is partly resolved by growing CNTs on the carbon fibers. The novel constructional feature of the fuzzy composite is that the uniformly aligned carbon nanotubes (CNTs) are radially grown on the surface of the horizontal carbon fibers. The radial growth of nanotubes on the carbon fiber improves the transverse effective properties of the composite. An interphase is considered between a CNT and the polymer matrix which characterizes the non-bonded van der Waals interaction between the CNT and the surrounding polymer matrix. In this investigation, mechanical properties of fuzzy composites are determined using finite element method. The effects of carbon fiber volume fraction and interphase strength on composite properties are investigated. The results indicate that the interphase strength has a significant effect on the composite transverse properties.