بررسی خواص مکانیکی پلیمر پلی‌‌اکسی‌‌متیل تقویت شده با نانولوله کربنی به کمک دینامیک مولکولی

پلی‌اکسی‌متیلن به عنوان ترموپلاستیک یا پلاستیک گرما‌ نرم علاوه بر استحکام مکانیکی قابل قبول، چگالی بسیار کمتری از فلزات دارد. از اینرو می‌تواند جایگزین خوبی برای فلزات غیرآهنی در صنعت باشد. در این تحقیق به منظور افزایش استحکام و بهبود خواص مکانیکی این پلیمر، از نانولوله‌های عامل‌دار شده کربنی استفاده شده است. روش‌های تجربی بررسی این دسته از مواد به دلیل هزینه‌بر بودن، با محدودیت‌هایی روبرو است. لذا استفاده از روش‌های شبیه‌سازی در مقیاس میکروسکوپی می‌تواند راهکار مناسبی در مطالعه خواص و رفتار نانو کامپوزیت‌ها باشد. در این تحقیق از روش دینامیک مولکولی برای شبیه‌سازی خواص مکانیکی نانو‌کامپوزیت پلیمر پلی‌اکسی‌متیل که با نانولوله‌های کربنی تقویت شده است، استفاده می‌شود. با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه‌سازی مشخص گردید که چگالی و خواص مکانیکی پلیمر خالص نظیر مدول یانگ، تنش تسلیم و بیشترین تنش با مقادیر تجربی توافق خوبی دارد. نتایج نشان داد که با افزایش دما استحکام مکانیکی نانوکامپوزیت کاهش یافته. همچنین این خواص با تقویت پلیمر با نانو لوله‌های کربنی عامل‌دار شده با فلوئور یا هیدروکسیل در یک ساختار نانوکامپوزیتی می‌تواند مدول یانگ را بین 44/3 تا44/6 درصد و تنش تسلیم را بین20 تا80 درصد به ترتیب برای این دو گروه عاملی افزایش دهد.

investigation on mechanical properties of polyoxymethylene reinforced by carbon nanotube using molecular dynamics

polyoxymethylene as a thermoplastic or soft plastic material, in addition to its acceptable mechanical strength, has a much lower density comparing to metals. therefore, it can be a good alternative to non ferrous metals in the industry. in this study, nanocomposites of this polymer with carbon nanotubes were used to enhance the strength and improve the mechanical properties of the polymer. experimental analyses of the nanocomposites have limitations due to the high cost. therefore, using microscopic scale simulation methods can be a good alternative to study the properties and behavior of these nanocomposites. in this study, the molecular dynamics method is used to simulate the mechanical properties of the nanocomposite. the simulation results obtained in this study show that the density and mechanical properties of the pure polymer such as young’s modulus, yield stress, and the ultimate stress are consistent with experimental values. moreover, with temperature increase, these mechanical properties will be reduced. also, these properties by reinforcing polymer with carbon nanotubes which functionalized with hydroxyl and fluoro groups in a nanocomposite structure can modulate young’s modulus from 41.31 to 44.6% and yield stress from 20 to 80% respectively.