بررسی فصل مشترک و رفتار ضربه شارپی چندلایه های الیاف/ فلز حاوی نانوصفحات گرافن و الیاف هیبریدی شیشه/ کولار

Abstract

در این پژوهش، رفتار ضربه کامپوزیت های چندلایه ای الیاف/فلز حاوی گرافن، تقویت شده با پارچه هیبرید الیاف شیشه-کولار بررسی شد. به این منظور چندلایه‌های هیبرید الیاف شیشه-کولار/ آلومینیوم 2024 با درصدهای وزنی متفاوت گرافن به روش لایه گذاری دستی ساخته شدند و تحت آزمون ضربه شارپی قرار گرفتند. همچنین پیش از ساخت کامپوزیت‌ها سطح ورق‌های آلومینیوم با استفاده از روش شیمیایی اصلاح شده تا پیوند میان آن‌ها و لایه کامپوزیتی محکم‌تر باشد. استفاده از گرافن سبب کاهش استحکام ضربه در کامپوزیت‌های الیاف/فلز شد و با افزودن 0.25، 0.5 و 1 درصد وزنی گرافن به اپوکسی، به ترتیب، 34.2، 41.8 و 58.86 درصد کاهش در استحکام ضربه نسبت به نمونه فاقد گرافن بدست آمد. با افزایش مقدار گرافن در کامپوزیت، میزان و احتمال جدایش میان ورق آلومینیومی و لایه کامپوزیتی افزایش یافته و همچنین کامپوزیت الیاف/فلز از خود رفتار تردتری نشان داد. در نمونه‌های فاقد گرافن، جدایش رخ نداده، اما با افزایش درصد گرافن، جدایش بیشتر شده و در نهایت برای نمونه‌های حاوی 1 درصد وزنی گرافن علی رغم جدایش میان ورق فلزی و لایه کامپوزیتی، شکست ترد در کامپوزیت و متعاقباً شکست ورق آلومینیومی مشاهده شد. مطابق با تصاویر میکروسکوپی حضور گرافن و کلوخه‌های آن در فصل مشترک ورق آلومینیومی و لایه کامپوزیتی موجب جوانه‌زنی و رشد ترک می‌شود. همچنین، نانوصفحات گرافن، حفرات ایجاد شده بر روی سطح آلومینیوم را (که به منظور برهمکنش بهتر با رزین توسط اصلاح سطحی تشکیل شده بودند)، پر کرده و مانع از نفوذ رزین و پیوند مناسب میان رزین اپوکسی و آلومینیوم می‌شوند.