بررسي خواص مكانيكي نانوكامپوزيت اپوكسي-آلومينا

Investigation of Mechanical Properties of Epoxy-Alumina Nanocomposite

در اين تحقيق خواص مكانيكي نانوكامپوزيت زمينه اپوكسي پر شده با ذرات نانومتري آلومينا مورد بررسي قرار گرفته است. رزين اپوكسي و ذرات آلومينا توسط يك همزن برشي با يكديگر مخلوط گرديده و نانوكامپوزيت‌هاي با 2، 5 و 8 درصد كسر وزني آلومينا توليد شده‌اند. براي بررسي خواص مكانيكي نانوكامپوزيت، نمونه‌هاي استاندارد آزمايش‌هاي كشش و ضربه چارپي تهيه گرديده‌اند. نتايج آزمايش‌هاي مكانيكي نشان داده است كه با افزايش درصد نانوپودر آلومينا، مدول يانگ افزايش پيدا كرده و متعاقبا تنش گسيختگي، كرنش منجر به شكست و انرژي ضربه چارپي نانوكامپوزيت نسبت به نمونه پليمري معمولي كاهش پيدا كرده است. در نتيجه انعطاف‌پذيري نانوكامپوزيت در مقايسه با پليمر خالص كاهش نشان داده است. توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي از نمونه‌ها، تصاوير ميكروسكوپي تهيه گرديده است تا پراكندگي ذرات نانومتري آلومينا و همچنين سطوح شكست نانوكامپوزيت بررسي گردد. همچنين، كيفيت فصل مشترك يا فاز واسط زمينه و پر كننده با استفاده از طيف رامان تحليل شده‌ است. نتايج طيف رامان نشان داده است كه نانوكامپوزيت با 5 درصد وزني آلومينا نسبت به بقيه نمونه‌ها از فصل مشترك قوي‌تري برخوردار بوده است.

In this research, epoxy matrix nanocomposite filled with alumina nanoparticles has been prepared and its mechanical properties were investigated. Epoxy resin and alumina nanoparticles were mixed with a high shear mixer and prepared nanocompsoites with 2, 5 and 8 percent mass fraction via incorporation of hardener. Then, tensile standard and charpy impact test samples were prepared. Mechanical tests results showed that when alumina nanopowder percent was increased then Youngʹs modulus increased, subsequently rupture stress, strain to break and impact energy were decreased. Hence, ductility of the nanocomposites in comparison with net polymer was decreased. SEM micrographs were prepared to investigate alumina nanoparticles distribution and also surface fracture of the nanocomposites. Finally, interface or interphase quality of matrix and filler were analyzed by Raman spectrum. Raman spectrum results showed that nanocomposite with 5 percent mass fraction in comparison with other samples had stronger interface.