بررسي خواص مكانيكي مواد مدرج پله‌اي پايه پليمري تقويت شده با نانو لوله كربن با استفاده از آزمون خمش سه نقطه‌اي

Mechanical properties of nanocomposite based on epoxy using three point bending test

هدف از اين مقاله، بررسي خواص مكانيكي مواد مدرج پله اي پايه اپوكسي تقويت شده با نانو لوله‌هاي كربنياست. در اين مطالعه، خواص مكانيكي با آزمون خمش سه نقطه بررسي شده است. روشي كه در اين تحقيق مورد استفاده قرار گرفته است روش هاي محاسبه مقدار چقرمگي شكست است. نمونه‌ها با شش درصد جرمي مختلف از نانو لوله‌هاي كربني ساخته شده‌اند. درصدهاي جرمي نانو لوله‌هاي كربني عبارتند از 0%، 0/01%، 0/05%، 0/1%، 0/2%، 0/3%. از دستگاه اولتراسونيك براي توزيع يكنواخت و كاهش آگلومره شدن نانو لوله هاي كربن در زمينه اپوكسي استفاده شد. به منظور بررسي چقرمگي شكست، ترك هاي يكسان در دو جهت مختلف بر روي نمونه‌ها يكبار در سمت با درصد پايين نانو لوله كربن و بار ديگر در سمت با درصد بالاي نانو لوله كربنايجاد شد. آزمايش خمش سه نقطه حداقل سه بار براي هر نمونه تكرار شد. براي هر ترك، مقادير مختلف چقرمگي شكست و نيروهاي شكست وجود دارد. علاوه بر اين، سطح شكست نمونه‌ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه جهت ترك، درصد ذرات نانو لوله كربني و پراكندگي نانو لوله‌هاي كربن پارامترهاي مهم هستند به طوري كه در مواد كامپوزيتي با تعداد لايه‌هاي بيشتر، چقرمگي شكست بالاتر بود و حضور درصد جرمي بالاتر از ذرات نانو لوله كربني تنها منجر به بهبود استحكام تك لايه مي‌شود و در افزايش چقرمگي كل ماده اثرگذار نيست. همچنين در اين تحقيق، مدول الاستيسيته خمشي كه متفاوت از مدول الاستيسيته كششي است، بررسي گرديد

The purpose of this paper is to investigate mechanical properties of nanocomposite based on epoxy reinforced with carbon nano tubes (CNTs). This study considers the mechanical properties by three point bending test. The technique which is used in this study is one of the methods to calculate fracture toughness value. The specimens with four different mass percentages of carbon nano tubes were made. The mass percentages are 0%,0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.2% and 0.3%. An ultrasonic device was used to disperse the CNTs uniformly in the epoxy matrix. So, the agglomeration of the CNT particles decreased in the matrix. In order to investigate the fracture toughness, same size cracks were created in two different directions on the specimens including low CNTs content grade and high CNTs content grade. Three point bending test was repeated at least three times for each of specimens. For each crack, there are different values of the fracture toughness and the fracture forces. Furthermore, the fracture surfaces of samples were investigated using scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the direction of the crack, CNTs content and dispersion of the carbon nano tubes are important parameters. Also, flexural elasticity modulus that is different from tensile elasticity modulus was considered in this research.