مشخصه سازي خواص و رفتار ديناميكي ناحيه تماسي بين نانولوله كربن و رزين اپوكسي مبتني بر روش چندمقياسي

امروزه استفاده از نانولوله هاي كربن جهت بهبود خواص ماتريس هاي پليمري در نانوكامپوزيت ها و كامپوزيت هاي چندلايه به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است. نانولوله هاي كربن با توزيع پراكنده و تصادفي نقش قابل توجهي در بهبود خواص استحكامي و شكست اين مواد دارد. در اين مواد هرچه قدر تماس بين نانولوله كربن و ماتريس پليمري به شكل كامل تري صورت گيرد اثر بخشي بهره-گيري از نانولوله هاي كربن بيشتر مي گردد. بر همين اساس تعيين رفتار ناحيه تماسي بين نانولوله كربن و ماتريس هاي پليمري از اهميت بسيار بالايي برخوردار است. در اين زمينه استحكام برشي و نرمال و ميزان انرژي لازم براي شكست ناحيه تماسي از جمله خواصي هستند كه جهت مشخصه سازي رفتار ناحيه تماسي بين نانولوله كربن و ماتريس پليمري ضرورت دارد. پژوهش حاضر با بهره گيري از يك رويكرد مدلسازي چند مقياسي به تعيين اين خواص در حالت وجود اثرات نرخ كرنش مي پردازد. بدين ترتيب كه ابتدا در مقياس نانو با انجام آزمون بيرونكشي نانولوله كربن از طريق مدلسازي ديناميكي مولكولي، استحكام برشي و ميزان نيرو و انرژي لازم براي شكست كامل ناحيه تماسي به ازاي سرعت هاي مختلف بيرونكشي استخراج مي گردد. با تعيين اين خواص در ادامه با مشخصه سازي رفتار ناحيه تماسي به وسيله المان ناحيه چسبناك، مدلسازي پيوسته بيرونكشي نانولوله كربن از طريق روش المان محدود در مقياس مايكرو انجام مي گردد. به منظور اطمينان از صحت مشخصه سازي صورت گرفته در گام نخست مشابه بودن نتايج آزمون هاي بيرونكشي انجام شده در دو مقياس مايكرو و نانو براي يك نانولوله كربن با طول و قطر مشخص به ازاي يك سرعت بيرونكشي مورد ارزيابي مي-گيرد. در نهايت با بهره گيري از خواص استخراج شده براي ناحيه تماسي، مدلسازي المان محدود آزمون بيرونكشي براي يك نانولوله كربن با قطر و طول بسيار بزرگتر منطبق بر يك آزمون تجربي صورت مي پذيرد. مشاهده سازگاري مناسب بين نتايج حاصل از مدلسازي انجام شده و آزمون تجربي در محاسبه حداكثر نيرو و انرژي لازم براي بيرونكشي نانولوله كربن حكايت از صحت مشخصه سازي صورت گرفته براي فاز مياني بين نانولوله كربن و رزين دارد.