اثرهاي اصلاح سطحي گرافن بر رفتار مكانيكي كامپوزيت‌هاي اپوكسي-الياف بازالت

كامپوزيت‌هاي ماتريس پليمري كاربردهاي سازه‌اي متنوعي دارند. براي افزايش خواص مكانيكي اين كامپوزيت‌ها، الياف و نانوذرات به‌عنوان تقويت‌كننده به ماتريس پليمري افزوده شده و نانوكامپوزيت ماتريس پليمري توليد مي‌شود. در اين پژوهش، اثر اصلاح سطحي نانوصفحه‌هاي گرافن بر رفتار كششي و ضربه‌اي كامپوزيت‌هاي اپوكسي-الياف بازالت بررسي شده است. بدين منظور، نانوصفحه‌هاي گرافن با استفاده از عامل سيلاني تري‌آمينوپروپيل تري‌متوكسي‌سيلان اصلاح سطحي شدند. بررسي پراش انرژي پرتو X و آزمون نقشه عنصري، وجود عناصر سيليسيم و نيتروژن (كه از اجزاي اصلي گروه‌هاي عاملي هستند) را روي سطح گرافن اصلاح‌شده مشخص كردند. نمونه‌هاي نانوكامپوزيتي‌ با درصدهاي وزني مختلف از گرافن اصلاح‌شده (0.2، 0.3، 0.4 و 0.5) به روش لايه‌گذاري دستي ساخته شدند. همچنين دو كامپوزيت ديگر، يكي بدون گرافن و ديگري با %0.4 وزني گرافن اصلاح‌نشده براي مقايسه با نانوكامپوزيت‌هاي تقويت‌شده با گرافن اصلاح‌‌شده ساخته شدند. پس از پخت كامل، نمونه‌ها آماده شده و با آزمون‌هاي كشش و ضربه چارپي بررسي شدند. نتايج به ترتيب 21/2، 3/6، 35/1 و %74/6 افزايش استحكام كششي، مدول كشساني، انرژي شكست و استحكام ضربه‌اي را براي نانوكامپوزيت داراي %0.4 وزني گرافن اصلاح‌شده نسبت به كامپوزيت فاقد گرافن نشان دادند، در حالي كه خواص مزبور براي نانوكامپوزيت داراي %0.4 وزني گرافن اصلاح‌نشده در مقايسه با كامپوزيت‌ فاقد گرافن به ترتيب 52/1، 37/5، 57/9 و %25/5 كاهش يافتند. مطابق با تصاوير ميكروسكوپ الكتروني پويشي، افزايش خواص كششي، ناشي از چسبندگي بهتر اپوكسي و الياف بازالت و نيز سازوكار‌هاي چقرمه‌سازي گرافن اصلاح‌شده در ماتريس است. اصلاح سطحي سبب برهم‌كنش بيشتر گرافن با ماتريس شده و نيز وجود گرافن سبب پديده انحراف ترك مي‌شود كه يكي از سازوكار‌هاي اصلي چقرمه‌سازي گرافن است. كاهش خواص مكانيكي در نمونه‌هاي داراي %0.4 وزني گرافن اصلاح‌نشده ناشي از پراكندگي نامناسب گرافن در ماتريس و برهم‌كنش ضعيف آن با ماتريس و الياف است.