اثر نانوصفحات گرافن عامل‌دار بر رفتار خمشي كامپوزيت اپوكسي/ الياف بازالت

در اين پژوهش، اثر نانوصفحات گرافن عامل‌دار بر خواص خمشي كامپوزيت اپوكسي/ الياف بازالت مطالعه شده است. گرافن توسط عامل سيلاني تري‌آمينوپروپيل تري‌متوكسي‌سيلان عامل‌دار شد و چهار نانوكامپوزيت با درصدهاي وزني مختلف گرافن عامل‌دار (0.2، 0.3، 0.4 و 0.5) به روش لايه‌گذاري دستي ساخته شدند. در ميان اين چهار نمونه، نانوكامپوزيت حاوي 0.4% وزني گرافن عامل‌دار بهترين رفتار خمشي را نشان ‌داد. جهت بررسي اثر وجود گرافن و همچنين عامل‌دار كردن گرافن، دو كامپوزيت ديگر يكي فاقد گرافن و ديگري حاوي 0.4% وزني گرافن بدون‌عامل نيز ساخته شدند. در مقايسه با نمونه فاقد گرافن، نانوكامپوزيت حاوي 0.4% وزني گرافن عامل‌دار به ترتيب 89.6، 252.6 و 44.6 درصد افزايش در استحكام خمشي، مدول خمشي و انرژي شكست از خود نشان داد، اما نانوكامپوزيت حاوي 0.4% وزني گرافن بدون‌عامل، به ترتيب 26.2 و 10.8 درصد كاهش در استحكام خمشي و انرژي شكست نشان داد، گرچه مدول خمشي آن به مقدار 3.1 درصد افزايش داشت. نتايج نشان دادند كه عامل‌دار كردن گرافن باعث توزيع مناسب‌تر آن در زمينه و لذا برهمكنش بيشتر آن با زمينه و الياف شده و در نتيجه باعث بهبود خواص نانوكامپوزيت شده است. مطابق با آناليز طيف‌سنجي مادون قرمز، بهبود در خواص خمشي ناشي از حضور گروه‌هاي عاملي بر روي سطح گرافن مي‌باشد كه امكان چسبندگي آن‌ها را به مولكول‌هاي پليمري و الياف بازالت افزايش مي‌دهد. همچنين مشاهدات ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان‌دهنده چسبندگي بهتر پليمر به الياف و مكانيزم‌هاي چقرمه‌سازي مانند انحراف ترك، تورق لايه‌هاي گرافن و قفل شدن ترك در حضور گرافن‌ عامل‌دار بر روي سطح شكست مي‌باشد.