مدل مایکرومکانیک جهت بررسی اثر ابعاد و ناحیه فاز واسط بر روی مدول الاستیسیته پلیمر تقویت شده با نانولوله کربن

Abstract

از مهمترین عوامل تأثیرگذار بر خواص مکانیکی پلیمر تقویت‌شده با نانولوله کربن، ابعاد نانولوله کربن و وجود ناحیه فاز واسط است که به سبب ساختار نانولوله تشکیل می‌گردد. در این پژوهش، روش تحلیلی جدیدی برای تعیین مدول پلیمر حاوی نانولوله کربن ارائه شده است. این تحقیق با در نظر گرفتن ساختار نانولوله کربن، ابعاد (قطر و طول نانولوله) و ناحیه فاز واسط به محاسبه مدول الاستیسیته نانوکامپوزیت می‌پردازد. مدل جدید ارائه شده با استفاده از روابط الاستیسیته، نانولوله کربن را به صورت تک‌رشته توپر با خواص ایزوتروپ عرضی معادل‌سازی نموده و در ادامه ناحیه فاز واسط بین نانولوله کربن و ماتریس که دارای پیوند واندروالس است را با روابط مکانیک محیط پیوسته، به صورت یک محیط مادی ایزوتروپ در نظر می‌گیرد. با در نظر گرفتن یک المان حجمی، یک تک‌رشته معادل ارائه می‌شود و با استفاده از رابطه هالپین-تسای و کویان مدول نانوکامپوزیت محاسبه می‌گردد. نتایج حاصل از این روش جدید، مطابقت بسیار مناسبی با داده‌های آزمایشگاهی متنوع را نشان می‌دهد. مزیت این مدل جدید آن است که برخلاف بسیاری از مدل‌های ارائه شده، نه تنها از روابط و مدلسازی‌های پیچیده استفاده نکرده، بلکه به کمک روابط الاستیسیته با سرعت بسیار بالایی به نتایجی با دقت بسیار مناسب می‌رسد.