بررسي تجربي ضربه سرعت ‌بالا بر الياف پلي‌پروپيلن با مدول بالا آغشته به سيال غليظ شونده برشي

Experimental Investigation of High Velocity Impact on High Modulus Polypropylene Fibers Impregnated with Shear Thickening Fluid

در اين مقاله تاثير آغشته سازي الياف پلي‌پروپيلن با مدول بالا به سيال غليظ شونده برشي بر ميزان جذب انرژي ضربه با سرعت‌بالا بررسي‌شده است. سيال مورد استفاده از پراكنده شدن ذرات نانو سيليكا در پلي‌اتيلن گليكول در دو حالت 42% و 44% وزني حاصل‌شده است. آزمايش‌هاي نفوذ انجام‌شده در اين تحقيق مطابق با استاندارد NIJ 0101-04است. نتايج تحقيق بيانگر آن است كه مقاومت به نفوذ الياف پلي‌پروپيلن با مدول بالا وقتي آغشته به سيال غليظ شونده برشي شوند، بهبود فراواني خواهد يافت. اين مقاومت به طور چشمگيري به درصد وزني سيال وابسته است. به‌ طوري‌ كه با افزايش 2% نانو ذرات سيليكا در سيال غليظ شونده برشي (در درصدهاي جرمي 42% و 44%)، مقاومت به نفوذ در مقابل پرتابه نوك مخروطي، حدوداً به ميزان16درصد افزايش مي‌يابد؛ البته اين بهبود مقاومت در ازاي افزايش 9درصدي وزن نمونه ي آغشته است. اضافه نمودن نانو ذرات كربن به سيال غليظ شونده، به دليل كاهش ميزان اصطكاك بين پرتابه و هدف، سبب كاهش مقاومت به نفوذ الياف پلي‌پروپيلن آغشته به اين سيال مي‌شود. همچنين در تعداد لايه مساوي از پارچه، ميزان عقب‌نشيني خمير بالستيك در پشت هدف، در نمونه الياف پلي‌پروپيلن آغشته به سيال غليظ شونده برشي 44%، در اثر برخورد با پرتابه كروي به طور ميانگين در حدود 67 درصد كمتر از پارچه ساده است.

In this paper, the effect of impregnation of the high modulus polypropylene fabrics with shear thickening fluid on their high velocity impact resistance is investigated. The shear thickening fluid includes silica nanoparticles dispersed in polyethylene glycol in 42% and 44% weight. The penetration tests conducted in this study is in accordance with NIJ 0101-04. The results showed that the penetration resistance is improved when high modulus polyethylene fibers are impregnated with shear thickening fluid. This resistance was saliently affected by weight percentage of nanoparticles dispersed in polyethylene glycol. Whereas by increasing 2% of nanoparticles dispersed in polyethylene glycol (from 42% to 44%), the penetration resistance is increased about 38% when impacted by conical nose impactor. When the carbon Nano tube is inserted in the shear thickening fluid, due to reduction of the friction between projectile and target,the penetration resistance of polypropylene targets are decreased. When the number of layers is equal, the penetration depth in backing material when 44% impregnated polypropylene fabrics is tested against spherical projectile, is 67percent lower that non impregnated fabrics.