بررسی تجربی رفتار خمشی کامپوزیت‌های لایه‌ای آلومینیوم- اپوکسی/ الیاف بازالت حاوی نانوذرات رس

Abstract

در تحقیق حاضر تأثیر افزودن نانوذرات رس اصلاح‌شده/اصلاح‌نشده، با درصدهای وزنی مختلف بر رفتار خمشی کامپوزیت‌های لایه‌ای آلومینیوم 2024- T3-رزین اپوکسی/الیاف بازالت بررسی شد. ابتدا به‌منظور ایجاد برهمکنش مناسب بین نانوذرات رس و زمینه اپوکسی، عملیات اصلاح سطحی با عامل کوپلینگ سیلان بر روی نانوذرات رس انجام شد که در ادامه، ایجاد گروه‌های عاملی بر روی سطح نانوذرات رس توسط آزمون طیف‌سنجی مادون‌قرمز (FT-IR) ثابت شد. نانوذرات رس اصلاح‌شده با درصدهای وزنی 0، 1، 3 و 5 به اپوکسی افزوده شد و سپس جهت پخش و توزیع مطلوب‌تر آن در زمینه از دستگاه همزن مکانیکی و آلتراسونیک استفاده شد. همچنین به‌منظور برهمکنش و چسبندگی بهتر بین زمینه و ورق آلومینیومی، عملیات مکانیکی و شیمیایی بر روی آلومینیوم انجام شد. در ادامه مخلوط‌های حاصل همراه با الیاف بازالت بافته‌شده و لایه‌های آلومینیوم در ساخت کامپوزیت لایه‌ای مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌های ساخته‌شده جهت بررسی تأثیر افزودن نانوذرات رس تحت آزمون خمش سه‌نقطه‌ای قرار گرفتند که حداکثر تاثیر نانوذرات اصلاح شده بر افزایش استحکام خمشی و انرژی شکست در 3 درصد وزنی آن اتفاق افتاد. این خواص در مورد نمونه حاوی 3 درصد وزنی نانوذرات رس اصلاح نشده نسبت به نمونه مشابه اصلاح شده تضعیف شد. علاوه بر این مدول خمشی با افزایش نانوذرات رس به صورت پیوسته افزایش یافت. همچنین به‌منظور بررسی مکانیزم شکست بخش پلیمری از میکروسکوپ روبشی الکترونی گسیل میدانی (FESEM) استفاده شد. تصاویر میکروسکوپی بیانگر این بودند که افزودن نانوذرات رس باعث بهبود برهمکنش بین زمینه و الیاف بازالت شده و منجر به بهبود خواص خمشی می شود.