بررسی مکانیزم ‏های بهبود خواص مکانیکی با افزودن نانو ذرات به کامپوزیت ‌ها

نانوذره یا ذره بی ‌نهایت ریز معمولاً به عنوان ذره ای از ماده تعریف می ‌شود که قطری بین 1 تا 100 نانومتر  (nm) دارد. خواص نانوذرات اغلب به‌ طور قابل توجهی با ذرات بزرگتر ماده متفاوت است. نانوذرات مکانیک نابجایی متفاوتی را نشان می‌ دهد که همراه با ساختار سطحی منحصر به فردشان، منجر به خواص مکانیکی متفاوت از مواد توده‌ ای می گردد. امروزه با افزودن نانوذرات خواص مکانیکی کامپوزیت‌ ها را بهبود می ‌بخشند. نانوذرات به دلیل ریز بودن باعث افزایش سطح میان ماده زمینه و تقویت‌ کننده شده و لذا باعث بهبود خواص مکانیکی خواهند شد. نوع نانوذره مورد استفاده، ابعاد، درصد وزنی و نحوه توزیع نانوذره از عوامل تعیین‌ کننده در بهبود خواص مکانیکی می‌ باشند. در مطالعه حاضر ضمن ارائه مفاهیم مربوط به نانوکامپوزیت، تاثیر پنج نانوذره مختلف بر خواص مکانیکی رایج مد نظر طراحان سازه بررسی ‌می ‌شود. نتایج نشان می ‌دهند افزودن نانوذرات تا درصد وزنی مشخصی باعث بهبود خواص شده و بیش از آن مقدار گاهاً اثر عکس خواهد داشت که یکی از دلایل آن کلوخه شدن نانوذرات می‌ باشد.

investigating the mechanisms of improving mechanical properties by adding nanoparticles to composites

a nanoparticle or an infinitesimal particle is usually defined as a particle of matter that has a diameter between 1 and 100 nanometers (nm). the properties of nanoparticles often differ significantly from larger particles of matter. nanoparticles show different dislocation mechanics, which together with their unique surface structure, lead to different mechanical properties from bulk materials. nowadays, by adding nanoparticles, the mechanical properties of composites are improved. due to their small size, nanoparticles increase the surface area between the base material and the reinforcement and therefore improve the mechanical properties. the type of nanoparticle used, dimensions, weight percentage and the way of nanoparticle distribution are determining factors in improving mechanical properties. in the present study, while presenting the concepts related to nanocomposite, the effect of five different nanoparticles on the common mechanical properties considered by structural designers is investigated. the results show that the addition of nanoparticles up to a certain weight percentage improves the properties, and more than that amount sometimes has the opposite effect, one of the reasons for which is the clumping of nanoparticles