بررسي دقت روابط تحليلي مرسوم جهت پيش‌بيني خواص نانوكامپوزيت‌هاي تقويت شده با نانوذرات مختلف

Investigation on efficiency of analytical relations to predict the properties of reinforced nanocomposites

به منظور پيش‌بيني رفتار و خواص مكانيكي نانوكامپوزيت‌هاي پليمري تقويت‌شده با نانوذرات مختلف مدل‌هاي مختلف تحليلي ميكرومكانيكي و ماكرومكانيكي ارائه شده است. نوع، ابعاد و مشخصات مكانيكي ماده پايه و تقويت‌كننده از جمله مواردي هستند كه در مدل‌هاي تحليلي مختلف مورد توجه قرار گرفته‌اند. در برخي از مدل‌ها فرض‌ها و ساده‌سازي‌هايي انجام شده كه نتيجه آن ارائه روابطي است كه پارامترهاي كمتري را درگير مي‌كند. در برخي موارد اين ساده‌سازي‌ها منجر به عدم دقت در پيش‌بيني نتايج مي‌شوند. هدف از پژوهش پيش‌رو مقايسه نتايج آزمايشگاهي با مدل‌هاي مطرح‌شده و بررسي دقت آن‌ها و در نتيجه ارائه مناسب‌ترين مدل جهت پيش‌بيني خواص نانوكامپوزيت‌هاي مورد مطالعه است. به اين منظور پليمر پلي‌متيل‌متاكريلات (PMMA) به عنوان ماده پايه و نانوذرات TiO2، SiO2 و Al2O3 به عنوان تقويت‌كننده انتخاب شد. در اين مطالعه مدول الاستيسيته مواد در بيشترين حالت به ترتيب حدود 7، 4 و 4 درصد نسبت به نمونه پايه افزايش نشان دادند. نتايج حاصل از آزمايش استخراج گرديد و با مدل‌هاي تحليلي مطرح‌شده مورد مقايسه قرار گرفت. مقايسه‌ها نشان داد كه مدل سه‌بعدي پن نتايج را با دقت مناسبي نسبت به نتايج آزمايشگاهي براي اكثريت نمونه‌ها پيش‌بيني مي‌كند.

Many theoretical, micromechanical and macro mechanical models have been suggested to predict the treatment of polymer nanocomposites reinforced with different nanoparticles. Type, size and mechanical properties of base matrix and filler are the parameters which have been more important through these models. In some models, some simplifications and assumptions have been applied, so less parameters have been involved at the resultant relation. But sometimes, these simplifications caused inaccuracy in the final results. Aim of this investigation is to compare accuracy of the results of tensile tests with described models, and to suggest the most suitable model that predicts the properties of studying nanocomposite. For this Purpose, poly methyl methacrylate (PMMA) was chosen as the base matrix and TiO2, SiO2 and Al2O3 nanoparticles as reinforcements. Elastic modulus of composites indicated 7, 4 & 4% increasing rather than base material. Results obtained from the tests were compared with theoretical models. The comparisons showed that the Pan’s 3D model predicts the results with a good approximation according to experimental tests for most of samples.