تحلیل میکرومکانیکی پاسخ الکتروالاستیک کامپوزیت‌های زمینه پلیمری تقویت‌شده با الیاف فازی حاوی نانولوله‌ی کربنی

Abstract

در این مقاله رفتار الکترومکانیکی کامپوزیت‌های هیبریدی تقویت‌شده با فیبر فازی حاوی نانولوله‌ی کربنی بررسی می‌شود. از یک مدل میکرومکانیکی سلول واحد و روابط ساختاری کوپل الکترومکانیکی برای به دست آوردن ثابت‌های الاستیک و الکتریکی کامپوزیت هیبریدی استفاده می‌شوند. این کامپوزیت‌های هیبریدی از فیبر پیزوالکتریک و نانولوله‌ی کربنی یه عنوان فاز تقویت و زمینه پلیمری ساخته شده است. فیبرهای پیزوالکتریکی با نانولوله‌های کربنی که در جهت شعاعی هم‌راستا شده‌اند پوشانده می‌شوند. یک ناحیه فاز میانی بین نانولوله‌ی کربنی و پلیمر به علت فعل و انفعالات بین نانولوله و زمینه پلیمری در نظر گرفته می‌شود. تاثیرات درصد حجمی و اندازه نانولوله‌ی کربنی بر خواص نهایی کامپوزیت هیبریدی بررسی شده است. این تاثیرات در جهت عرضی به علت هم‌راستا شدن نانولوله‌های کربنی در جهت شعاعی فیبر کربن قابل توجه است. با در نظر گرفتن PZT-7A به عنوان فیبر پیزوالکتریکی تقویت‌کننده، مطالعه‌ای بر روی خواص استحکام‌بخشی آن در مقایسه با PZT-5A انجام شده است تا یک کامپوزیت بهتری ساخته شود. با مقایسه مدل حاضر با یک مدل میکرومکانیکی دیگر، اعتبارسنجی مدل بررسی شده است. تطابق خوبی بین نتایج دو مدل میکرومکانیکی وجود دارد. هم‌چنین نتایج نشان می‌دهند که برای خواص الکترومکانیکی عرضی بهتر، استفاده کردن از نانولوله‌ی کربنی با قطر کمتر پیشنهاد می‌شود.