اثرات توزیع منظم و اتفاقی نانوذرات سیلیکا بر خواص ترمو-الاستیک و ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری- مطالعه میکرومکانیکی

در این پژوهش، یک مدل تحلیلی میکرومکانیکی سه بعدی به‌منظور بررسی اثرات توزیع اتفاقی و منظم نانوذرات سیلیکا بر خواص ترمو-الاستیک و ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری ارایه می شود. برای این مدل میکرومکانیکی یک المان حجمی نماینده نانوکامپوزیت از سه فاز شامل نانوذرات سیلیکا، زمینه پلیمری و فاز میانی، در نظر گرفته می شود. چون خواص ماده زمینه پلیمری در نزدیکی نانوذرات سیلیکا به‌دلیل واکنش بین دو فاز تقویت و زمینه متفاوت از خواص کلی آن پلیمر است، این بخش به‌عنوان فاز میانی با ضخامت و خواص مشخص در مدل سازی میکرومکانیکی در نظر گرفته می شود. برای شبیه سازی توزیع اتفاقی نانوذرات سیلیکا، هندسه المان حجمی نانوکامپوزیت به c×r×h نانوسلول مکعبی در سه بعد تقسیم می‌شود. شرایط اتصال کامل بین اجزای سازنده المان حجمی نانوکامپوزیت در نظر گرفته می شود. به‌منظور بررسی خواص ترمو-الاستیک نانوکامپوزیت، فرض می شود که رفتار هر سه فاز المان حجمی نماینده به صورت همگن و ایزوتروپ باشد. نتایج خواص ترمو-الاستیک بدست آمده با مدل میکرومکانیکی حاضر با توزیع اتفاقی نانوذرات سیلیکا به داده های تجربی نزدیکتر است. به‌منظور بررسی خواص ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت، رفتار نانوذرات سیلیکا به صورت الاستیک خطی و رفتار زمینه پلیمری و فاز میانی به‌عنوان یک ماده ویسکوالاستیک خطی فرض می شود. با استفاده از مدل میکرومکانیکی ارایه شده، اثرات تغییر خواص ویسکوالاستیک مواد فاز میانی و اندازه نانوذرات بر پاسخ نانوکامپوزیت بررسی می شود. همچنین، رفتار خزشی نانوکامپوزیت تحت سطوح مختلف تنش مورد مطالعه قرار می گیرد.