مطالعه میکرومکانیک خواص مکانیکی- گرمایی کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانولوله کربنی چنددیواره و اثر آن بر کاهش تنش های پسماند

در این پژوهش از معادله های میکرومکانیک برای تعیین خواص مکانیکی- گرمایی نانوکامپوزیت حاوی نانولوله کربنی چنددیواره (MWCNT) و مطالعه اثر نانولوله ها بر کاهش تنش های پسماند در چندلایه ای های کامپوزیتی پایه پلیمری با چیدمان متفاوت استفاده شده است. ابتدا نانولوله ها با درصدهای مختلف وزنی و حجمی در رزین اپوکسی ML-506 پراکنده شدند. سپس، با استفاده از معادله های میکرومکانیک، اثر افزودن نانولوله ها بر دو پارامتر مهم مدول کشسانی و ضریب انبساط گرمایی در نانوکامپوزیت دوفازی نانولوله کربنی- اپوکسی مطالعه شد. با مقایسه نتایج تجربی موجود و نتایج تحلیلی، مدل Halpin-Tsai اصلاح شده و مدل Schapery اصلاح شده برای محاسبه خواص این نانوکامپوزیت انتخاب شدند. سپس، با استفاده از ماتریس تقویت شده با MWCNT و معادله های میکرومکانیک، مدول و ضریب انبساط گرمایی برای نانوکامپوزیت تک لایه معین شد. نتایج نشان داد، قانون اختلاط و مدلHashin-Rosen برای مدول کشسانی طولی و عرضی و مدل Van Fo Fy برای ضریب انبساط گرمایی نانوکامپوزیت تک لایه مطابقت مناسبی با نتایج تجربی دارد. در پایان با استفاده از نظریه کلاسیک لایه ای، تنش های پسماند برای نانوکامپوزیت سه فازی نانولوله کربنی- الیاف کربن - اپوکسی با درصدهای مختلف وزنی و حجمی MWCNT در چیدمان های چندلایه متعامد، متقاطع و شبه همسانگرد محاسبه و ارزیابی شد. نتایج نشان داد، استفاده از MWCNT برای تقویت ماتریس کامپوزیت پلیمری حداکثر تا مقدار ٪1 وزنی یا 0.675 درصد حجمی سبب کاهش تنش های پسماند می شود که بیشترین کاهش در چیدمان متعامد نامتقارن [902/02] است.