تحلیل میکرومکانیکی خواص موثر کامپوزیت های زمینه پلیمری حاوی ذرات کروی پیزوالکتریک و نانولوله های کربنی

در این مقاله از رویکرد میکرومکانیکی موری تاناکا برای محاسبه خواص الاستیک و پیزوالکتریک کامپوزیت هیبریدی با زمینه ی‌ پلی آمید و تقویت شده با ذرات پیزوالکتریک تیتانات زیرکونات سرب و نانولوله ی کربنی استفاده شده است. مدل سازی شامل دو مرحله است که ابتدا اثر توزیع نانولوله ی کربنی در زمینه ‌ی پلی آمید محاسبه شده و در مرحله­ی بعدی از نتایج به دست آمده برای انجام محاسبات اضافه کردن ذرات پیزوالکتریک استفاده شده است. مدل با نتایج آزمایشگاهی و مطالعات پیشین اعتبار سنجی شده است. افزایش کسر حجمی ذرات پیزوالکتریک باعث افزایش مدول های الاستیک، مدول های برشی و ثوابت پیزوالکتریک می شود. مدل سازی برای حالت‌ پخش یکنواخت و غیر یکنواخت نانولوله های کربنی انجام شده است. نتایج نشان می دهد با افزودن نانولوله ی کربنی، مدول های الاستیک و ثوابت پیزوالکتریک افزایش می یابند. همچنین تجمع نانولوله های کربنی باعث کاهش این مدول ها خواهد شد.

micromechanical analysis of effective properties of polymer matrix composites containing piezoelectric spherical particles and carbon nanotubes

in this article, the mori-tanaka micromechanical approach is used to obtain the elastic and piezoelectric properties of a hybrid composite with a polyamide matrix and reinforced with piezoelectric particles of lead zirconate titanate and carbon nanotubes. modeling consists of two steps, first, the effect of carbon nanotube distribution in the polyamide matrix is calculated, in the next step, the obtained results were used to calculate the addition of piezoelectric particles. the model has been validated with experimental results and previous studies. the increase in the volume fraction of piezoelectric particles causes an increase in the elastic and shear moduli and piezoelectric constants. modeling for uniform and non-uniform distribution of carbon nanotubes has been done. the results show that by adding carbon nanotubes, the elastic moduli and piezoelectric constants increase. also, the agglomeration of carbon nanotubes reduces these modules.