فهرست مطالب

نشریه علوم و فناوری کامپوزیت
سال نهم شماره 3 (پیاپی 33، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/21
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهدی رضوانی توکل، مهدی یارمحمد توسکی*، محسن جباری، مهرداد جوادی صفحات 1994-2005
    در دهه های اخیر، استفاده از نانو ذرات در ساختارهای کامپوزیتی و پانل های ساندویچ کامپوزیتی به دلیل بدست آمدن خواص مکانیکی و فیزیکی گسترش پیدا کرده است. در مطالعه حاضر، اثر نانو ذرات گرافن بر مقاومت یک ساختار پانل ساندویچی با مدل هندسه ای رگه ای جدید تحت بارگذاری شبه استاتیک و ضربه سرعت پایین مورد بررسی قرار گرفته است. ساختارهای رگه ای از لایه های شیشه / اپوکسی با درصد های مختلف 0.0، 0.1، 0.3 و 0.5 درصد نانو ذرات گرافن ساخته شده اند. بعلاوه، در مرکز ساختار رگه ساندویچی، از فوم پلی اورتان استفاده شده است. جهت بررسی آسیب در درون ساختار رگه، تصاویر نمای برش خورده آسیب تهیه و نتایج آن گزارش شده است. علاوه بر این، از آنالیز FE-SEM به منظور بررسی ریزساختار و ارزیابی توزیع نانو ذرات گرافن در ساختار پلیمری استفاده شد. ویژگی های قابلیت ضربه پذیری در نمونه های آزمایش شده مورد بحث قرار گرفت. نتیجه گرفته شد که این نوع از ساختار رگه ای ساندوچی با هسته فوم پلی اورتان، می تواند انتشار آسیب در بارگزاری شبه استاتیک و تست سقوط وزنه را محدود کند و ساختار ساندویچی را سالم نگه دارد. از طرفی، مشاهده شده است که در اثر ضربه چندین حالت شکست مختلف از جمله شکست الیاف، ترک ماتریس، لایه لایه شدگی، جدا شدگی بین الیاف و فوم، شکست فوم و له شدن فوم رخ داده است. بعد از آنالیز FE-SEM مشاهده شد که ساختار ساندویچی با 0.3 درصد نانو ذرات، دارای تراکم بیشتری نسبت به سایر ساختارهای آزمایش شده می باشد
    کلیدواژگان: ساختار کامپوزیتی، پانل ساندویچی، ضربه سرعت پایین، تست شبه استاتیک، جذب انرژی
  • افشین جودکی، محمدجواد اشرفی* صفحات 2006-2010

    در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Al-Al2O3 با استفاده از فرآیند پاشش سرد بر روی ورق آلیاژ Al-1050 ایجاد شد. به منظور ایجاد پوشش پودر آلومینیوم خالص و پودر Al2O3 با درصد وزنی 50 درصد مخلوط شدند. پوشش با استفاده از گاز نیتروژن در دمای 300 درجه سانتی گراد و فشار 30 بار و فاصله ی پاشش 20mm انجام شد. و پوشش ایجادشده با استفاده از فرآیند ساچمه زنی سانتریفیوژی با سرعت 3000 دور بر دقیقه و اندازه ساچمه 0.6mm به مدت زمان 3 دقیقه مورد ساچمه زنی قرار گرفت. اثر فرآیند ساچمه زنی بر خواص و کیفیت پوشش موردبررسی قرار گرفت مشخصات پوشش با استفاده از ریز سختی سنجی، میکروسکوپ الکترونی روبشی، نرم افزار تحلیل تصاویر clemex ، میکروسکوپ نیروی اتمی موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که براثر فرآیند ساچمه زنی بر روی پوشش کامپوزیت 10 درصد سختی پوشش افزایش می یابد و تخلخل پوشش براثر فرآیند ساچمه زنی به مقدار 80 درصد کاهش می یابد. نتایج میکروسکوپ نیروی اتمی نشان می دهد براثر فرایند ساچمه زنی زبری سطح افزایش می یابد، و از سوی دیگر به دلیل متراکم شدن و سایش کاهش ضخامت در پوشش رخ می دهد.

    کلیدواژگان: پاشش سرد، ساچمه زنی، تخلخل، سختی، کامپوزیتAl-Al2O3
  • وجیهه صادقی پناه، محراب مدهوشی*، تقی طبرسا، مرتضی ناظریان، ابراهیم نجفی کانی، زهرا عبدالله نژاد صفحات 2011-2022
    این تحقیق با هدف ساخت و ارزیابی ویژگی های مکانیکی و فیزیکی (جذب آب) کامپوزیت سبز ژیوپلیمر تقویت شده با الیاف کنف و نانولوله کربنی انجام شد. برای این منظور تاثیر مقدار الیاف کنف، نانولوله کربن و نیز مقدار آب هر کدام در 5 سطح (درصد وزنی) نسبت به ژیوپلیمر مبتن ی بر متاکایولن و سرباره فولاد بر خواص مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت مورد ارزیابی قرار گرفتند. از روش آماری سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی برای انتخاب اختلاط ها استفاده شد. بر روی نمونه ها، آزمون های خمش (مقاومت خمشی، مدول الاستیستیه و چقرمگی شکست)، فشار و جذب آب انجام گردید. همچنین، ریزساختار ژیوپلیمر و کیفیت پراکندگی نانولوله کربن و الیاف کنف در ماتریس کامپوزیت با استفاده از تصاویرFESEM ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که با اضافه کردن مقدار الیاف کنف تا سطح 7.5 درصد مقاومت خمشی، فشاری، چقرمگی شکست و جذب آب افزایش یافتند، در حالی که در مقادیر بالاتر الیاف مقادیر مقاومت مکانیکی روند نزولی داشتند. همچنین حضور نانولوله کربن به عنوان تقویت کننده، تا سطح 0.6 درصد تاثیر مثبت در افزایش مقادیر مقاومتی کامپوزیت داشتند. بررسی های FESEM نیز افزایش اندازه منافذ ماده زمینه را با افزایش مقدار نانو الیاف و نانولوله کربن نشان داد. به طور کلی در این تحقیق، با توجه به نتایج آماری، نمونه با ترکیب شرایط اختلاط الیاف کنف 7.5 درصد، نانولوله کربن 0.6 درصد و آب به مقدار 29 درصد به عنوان ترکیب بهینه معرفی می گردد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت، ژئوپلیمر، نانولوله کربن، الیاف کنف، چقرمگی شکست
  • آناهیتا کاکاوند، سید خطیب الاسلام صدرنژاد* صفحات 2023-2032

    استفاده از نانوذرات در روش هایپرترمی به دلیل اندازه کوچک آن ها به جهت نفوذ در سلول سرطانی و قابلیت کنترل بهتر و پخش یکنواخت دما خیلی موثر است. نانوذرات کبالت به سبب مومنت اشباع و خواص مغناطیسی عالی خود گزینه مناسبی در درمان هایپرترمی است. از طرفی به منظور به حداقل رساندن سمیت سلولی نانوذرات کبالت و بهبود عملکرد هایپرترمی ضروری است نانوذرات کبالت به صورت کامپوزیت با مواد دیگر استفاده گردد. بدین منظور در پژوهش حاضر نانوذرات کامپوزیتی گرافن اکسید احیا شده- کبالت (rGO-Co) جهت کاربرد در درمان گرمایی به روش هم رسوبی سنتز گردید. مشخصه یابی پودرهای سنتز شده توسط آزمون های FESEM، TEM، XRD ، VSM و DSC-TGA انجام شد و آزمون MTT برای تعیین زیست سازگاری و آزمون هایپرترمی برای تعیین نرخ جذب مخصوص مواد استفاده شده است. نتایج آزمون هایپرترمی نشا ن دهنده نرخ جذب مخصوص بالاتر نانوذرات کامپوزیتیrGO-Co نسبت به گرافن اکسید و نانوذرات کبالت بود. بررسی رفتار بیولوژیکی نانوذرات کامپوزیتی rGO-Co در غلظت های 30-100 μg/ml ، حاکی از زیست-سازگاری خوب نانوذرات کامپوزیتی rGO-Co در مقایسه با نانوذرات کبالت بود. به طوری که سلول های فیبروبلاست در نمونه های حاوی غلظت های 30 و 50 μg/ml به خوبی رشد و تکثیر کردند.

    کلیدواژگان: هایپرترمی، نانوذرات کبالت، نانوذرات گرافن اکسید، نانوذرات کامپوزیتی rGO-Co، درمان سرطان
  • مهناز ذاکری*، هادی قسمتی کوچکی، مجیدرضا آیت اللهی صفحات 2033-2045

    در این مقاله، ابتدا روند مدلسازی تورق ناشی از فرآیند دریل کاری سنتی با مته دریل پیچشی در چندلایه های کامپوزیتی در بستر اجزاء محدود، شرح داده شده و نتایج دریل کاری در یک چندلایه بررسی می گردد. سپس رفتار مکانیکی این چندلایه حاوی تورق، تحت بارگذاری تک محوری مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج تحلیل حاضر با ادبیات موجود مورد مقایسه قرار می گیرد. برای این تحلیل، ویژگی ها و رفتار مکانیکی و استحکامی لایه های کامپوزیت به ترتیب با نگارش قوانین ساختاری مواد ناهمسانگرد و معیار آسیب هاشین، در قالب زیرروال وی یومت در نرم افزار آباکوس به لایه ها اختصاص داده می شود. به منظور پایش پدیده تورق، بین لایه ها از المان های چسبنده تابع قانون کشش- جدایش دو خطی استفاده می شود. بین نتایج تحلیل اجزاء محدود حاضر و نتایج پژوهش های پیشین تطابق خوبی برقرار است. در ادامه، رفتار چندلایه کامپوزیتی سوراخدار حاوی تورق اولیه ناشی از دریل کاری، تحت بار کششی و فشاری مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد در حالتی که تورق اولیه در اطراف سوراخ اعمال شود، نسبت به حالتی که صفحه سوراخدار بدون توجه به تورق اولیه تحلیل شود، استحکام کششی و فشاری قطعه به ترتیب به طور میانگین به میزان 5.5 و 19.5درصد کاهش یافته است. هر چه اندازه ناحیه تورق بیشتر باشد، افت استحکام نیز بیشتر خواهد بود.

    کلیدواژگان: کامپوزیت های چندلایه، سوراخکاری، تورق، بار تک محوری، تحلیل اجزاء محدود
  • صادق صحرایی*، فاطمه آهنگران صفحات 2046-2062

    رزین های اپوکسی به طور گسترده-ایی به عنوان یک ماده پوششی برای حافظت از فلزات در کاربردهای مختلف، به کار می رود. ویژگی هایی نظیر فرآیندپذیری بسیار خوب، مقاومت شیمیایی عالی، عایق بودن خوب نسبت به الکتریسته و چسبندگی قوی رزین اپوکسی به مواد غیر هم جنس موجب شده است این مواد به طور گسترده در صنایع تولید پوشش مورد توجه قرار گیرند. پوشش های اپوکسی مستعد آسیب هایی نظیر میکروترک می باشند. این نوع آسیب دیدگی ها موجب ایجاد نقایصی در پوشش، افت ویژگی های ظاهری (زیبایی) و استحکام مکانیکی پوشش می شوند. همچنین مسیرهایی برای تسریع ورود آب، اکسیژن و گونه های خورنده به سطح فلز ایجاد می شود، در نتیجه خوردگی های موضعی در فلز رخ می دهد. فرآیند ترمیم قطعات ساخته شده از پوشش های پلیمری زمان بر، گران قیمت و در بسیاری از موارد امکان تشخیص آسیب و دسترسی به آن ها برای انجام ترمیم غیرممکن می باشد. از این رو یافتن راه حلی به منظور ترمیم خودکار میکروترک ها بدون نیاز به مداخله بشر و جایگزینی مواد جدید، بسیار حایز اهمیت می باشد. بنابراین، به دنبال پژوهش و تلاش های زیادی که در این زمینه انجام شده است، این مهم با طراحی سامانه های هوشمند خودترمیم شونده عملی می گردد. رایج ترین روش تهیه پوشش های خودترمیم شونده، میکروکپسوله کردن عامل ترمیم در پوسته های پلیمری یا معدنی و جااسازی میکروکپسول های تهیه شده در ماتریس اپوکسی می باشد. بررسی خاصیت خودترمیمی در پوشش های اپوکسی با آزمون های طیف سنجی امپدانس الکتریکی و اسپری نمک انجام می گیرد. در این پژوهش، مطالعات انجام شده در زمینه پوشش های اپوکسی خودترمیم شونده، مرور خواهد شد.

    کلیدواژگان: رزین اپوکسی، خوردگی، پوشش های خودترمیم شونده، میکروکپسول
|
  • Mahdi Rezvani Tavakol, Mahdi Yarmohammad Tooski *, Mohsen Jabbari, Mehrdad Javadi Pages 1994-2005
    In recent decades, the use of nanoparticles in composite structures and composite sandwich panels has expanded due to the achievement of mechanical and physical properties. In the present study, the effect of graphene nanoparticles on the strength of a sandwich panel structure with a new vein geometry model under quasi-static loading and low-velocity impact has been investigated. The vein structures are made of glass/epoxy layers with different percentages of 0.0, 0.1, 0.3 and 0.5% of graphene nanoparticles. In addition, polyurethane foam was used in the center of the sandwich vein structure. In order to check the damage inside the vein structure, cut-out images of the damage have been prepared and the results have been reported. In addition, FE-SEM analysis was used to investigate the microstructure and evaluate the distribution of graphene nanoparticles in the polymer structure. The characteristics of crashworthiness in the tested samples were discussed. It was concluded that this type of sandwich vein structure with polyurethane foam core can limit the propagation of the damage in quasi-static loading and drop weight test and keep the sandwich structure healthy. On the other hand, as a result of the impact, several different failure modes have occurred, including fiber failure, matrix cracking, delamination, Foam detachment, foam failure, and foam crushing. After the FE-SEM analysis, it was observed that the sandwich structure with 0.3% of nanoparticles has a higher density than the other tested structures
    Keywords: Composite structure, sandwich panel, Low-velocity Impact, Quasi-static test, energy absorption
  • Afshin Joodaki, MohammadJavad Ashrafi * Pages 2006-2010

    In this research, Al-Al2O3 composite coating was created using cold spraying process on Al-1050 alloy sheet. In order to create the coating, pure aluminum powder and Al2O3 powder were mixed with equal weight percentage (50% wt.). The coating was done using nitrogen gas at a temperature of 300 ℃ and a pressure of 30 bar and a spraying distance of 20 mm. Moreover, the coating was shot peened using a centrifugal process with a speed of 3000 rpm and peen size of 0.6 mm for 3 minutes. The effect of the shot peening process on the properties and quality of the coating was investigated. The characteristics of the coating were investigated using microhardness measurement, scanning electron microscope, Clemex image analysis software, and atomic force microscope. The results show that the hardness of the coating increases by 10% due to the shot peening process on the composite coating and the porosity of the coating decreases by 80% due to the shot peening process. The results of the atomic force microscope show that the surface roughness increases due to the shot peening process, and on the other hand, the coating thickness decreases due to condensation and wear.

    Keywords: Cold spray, Shot peening, Porosity, Hardness, Al- Al2O3 Composite
  • Vajihe Sadeghi Panah, Mehrab Madhoushi *, Taghi Tabarsa, Morteza Nazerian, Ebrahim Najafi Kani, Zahra Abdullahnejad Pages 2011-2022
    The aim of this study was manufacturing and evaluation of the mechanical and physical (water absorption) of a green geopolymer composite reinforced with kenaf fibers and carbon nanotubes. For this purpose, the effect of amount of kenaf fibers, carbon nanotubes and water each in 5 levels (% wt) compared to metakaolin-based geopolymer and steel slag on the mechanical and physical properties of the composite were evaluated. Response surface method and central composite design were used as statistical method to select the mixtures. Bending tests (bending strength, modulus of elasticity and fracture toughness), compression test and water absorption were conducted on the samples. Also, ultrastructure of geopolymer and dispersion quality of carbon nanotubes and kenaf fibers in the composite matrix, was evaluated by FESEM images. The results showed that by increasing the amount of kenaf fibers up to 7.5%, the bending strength, compressive strength, fracture toughness and water absorption increased, whilst at higher amounts of the fibers, the values of mechanical strength decreased. Also, the use of carbon nanotube as a reinforcement up to 0.6%, had a positive effe on increasing the mechanical strengths of the composite. The results of FESEM showed that with increasing the amount of percentage of kenaf fibers, and carbon nanotubes the diameters of pores in matarix highly increased. Generally, in this research accoriding to the statistical results, the sample with the combination of 7.5% kenaf fiber, 0.6% carbon nanotube and 29% water is introduced as the optimal combination.
    Keywords: Composite, Geopolymer, Carbon Nanotube, Kenaf fiber, Fracture toughness
  • Anahita Kakavand, Sayed Khatiboleslam Sadrnezhaad * Pages 2023-2032

    The use of nanoparticles in the hyperthermia method is very effective due to their small size to penetrate the cancer cell and better control and uniform temperature distribution. Cobalt nanoparticles are a good option in hyperthermia due to their saturated momentum and excellent magnetic properties. On the other hand, to minimize the cytotoxicity of cobalt nanoparticles and improve hyperthermia, it is necessary to use cobalt nanoparticles in composite form with other materials. For this purpose, in the present study, reduced cobalt-reduced cobalt (rGO-Co) composite nanoparticles were synthesized for use in heat treatment by the co-precipitation method. The synthesized powders were characterized by FESEM, TEM, XRD, VSM, and DSC-TGA tests, and the MTT test was used to determine biocompatibility, and hyperthermia test was used to determine the specific adsorption rate of the material. The results of the hyperthermia test showed a higher specific adsorption rate of rGO-Co composite nanoparticles than graphene oxide and cobalt nanoparticles. The study of the biological behavior of rGO-Co composite nanoparticles at concentrations of 30-100 μg/ml showed good biocompatibility of rGO-Co composite nanoparticles in comparison with cobalt nanoparticles. Fibroblasts grew and proliferated well at concentrations of 30 and 50 μg/ml.

    Keywords: Hyperthermia, cobalt nanoparticles, Graphene oxide nanoparticles, rGO-Co composite nanoparticles, Cancer treatment
  • Mahnaz Zakeri *, Hadi Ghesmati-Kucheki, Majid Reza Ayatollahi Pages 2033-2045

    In this paper, first, the process of modeling the delamination due to the traditional drilling process with twist bit in composite laminates in the finite element bed has been described and the drilling results in a laminate have been investigated. Then, the mechanical behavior of this laminate containing the delamination was studied under uniaxial loading and the results of the analysis were compared with the literature. For this analysis, the mechanical and strength properties and behavior of the composite layers were assigned by writing the structural laws of anisotropic materials and the Hashin damage criterion, respectively, in the form of VUMAT subroutine in ABAQUS software. To monitor the delamination phenomenon, cohesive elements between the layers were used based on the bilinear traction-separation law. There was a good agreement between the results of the present finite element analysis and the previous researches. In the following, the behavior of drilled composite laminate containing primary drilling-induced delamination under tensile and compressive loads was investigated. The results show that in the case where the initial delamination was applied around the hole, the tensile and compressive strength of the laminate decrease by 5.5 and 19.5 percent on average, respectively, compared to the case where the drilled plate was analyzed regardless of the initial delamination. The larger the delamination area, the greater the strength drop

    Keywords: Laminated composites, Drilling, Delamination, uniaxial loading, finite element analysis
  • Sadegh Sahraei *, Fatemeh Ahangaran Pages 2046-2062

    Epoxy resins are widely used as coating to protect metals in various applications. The properties such as very good processability, excellent chemical resistance, good insulation against electricity, and strong adhesion to non-homogeneous materials have caused epoxy materials to be widely considered in the coating industries. Epoxy coatings are susceptible to damage such as microcracking. These types of damages cause defects in the coating and reduce the appearance (beauty) and mechanical strength of the coating. Also, the penetration of water, oxygen and corrosive agents to the surface of the metal is accelerated. As a result, the local corrosion occurs in the metal. The repair process of polymer coatings is time-consuming, expensive, and in many cases it is impossible to detect the damages and access them for repair. Therefore, it is very important to find a solution to automatically repair the microcracks without any type of human intervention and the replacement of new components. Therefore, this can be possible by designing self-healing intelligent systems. The most common method of preparing self-healing coatings is microencapsulation of healing agent in polymer or mineral shells and embedding the prepared microcapsules in the epoxy matrix. The self-healing properties of the epoxy coatings can be investigated with electrical impedance spectroscopy and salt spray tests. In this research, the studies on self-healing epoxy coatings have been reviewed.

    Keywords: Epoxy resin, Corrosion, self-healing coatings, Microcapsules