بررسی تأثیر طول نانولوله و پدیدۀ کلوخه شدن بر رفتار الاستوپلاستیک نانوکامپوزیت پلیمری

Abstract

در این مقاله خواص الاستوپلاستیک یک نانوکامپوزیت پلیمری با تکیه بر تعدادی از عوامل مقیاس مزو مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از ترکیب روش اجزای محدود با میکرومکانیک استفاده شده است. با توجه به ماهیت پیوند ناکاملِ نانولوله و ماتریس، برای جایگزین کردن نانولوله و ناحیه­ی مشترک با یک تک‌رشته­ی توپر، از روش چندمقیاسی اجزای محدود استفاده شده است. سپس با استفاده از روش میدان میانگین موری- تاناکا، منحنی‌های تنش-کرنش نانوکامپوزیت استخراج و با استفاده از آن، تأثیر زاویه­ی قرارگیری نانولوله بر مدول یانگ، تأثیر طول نانولوله بر خواص الاستوپلاستیک و تأثیر کلوخه شدن نانولوله‌ها بر رفتار الاستوپلاستیک بررسی شده است. همچنین با بررسی طول نانولوله‌ها مشخص شد که نانولوله‌های دارای طول 10 تا 300 نانومتر، تأثیر قابل توجهی بر سفتی نانوکامپوزیت دارد، درحالی‌که تأثیر طول‌های کوتاه‌تر و بلندتر چندان قابل توجه نیست. همچنین، با صرفنظر از کلوخه شدن، افزایش کسر حجمی نانولوله‌ها منجر به افزایش سفتی نانوکامپوزیت می‌گردد. این در حالی است که کلوخه شدن نانولوله‌ها، منجر به کاهش سفتی نانوکامپوزیت می‌شود. تأثیر منفی این پدیده به‌حدی است که در برخی موارد، افزایش کسر حجمی نه‌تنها باعث افزایش سفتی نانوکامپوزیت نمی‌شود، بلکه آن را کاهش می‌دهد.