مدلسازی رفتار الکتروترمومکانیکی کامپوزیت پیزو پلیمری تقویت شده با نانو لوله‌های کربنی کوتاه

یک مدل تحلیلی میکرومکانیکی سه بعدی برپایه سلول واحد جهت استخراج خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی کامپوزیت پیزوپلیمر تقویت شده با نانولوله‌ی کربن طرحریزی و تعمیم داده می‌شود. المان حجمی نماینده پیزونانوکامپوزیت شامل سه فاز تقویت کننده‌ی نانولوله کربنی، زمینه‌ی پیزوپلیمری و ناحیه فاز میانی می‌باشد. مدل حاضر نانو لوله کربن را به صورت تک رشته توپر با رفتارایزوتروپ عرضی و فاز واسط بین نانولوله کربن و زمینه که دارای پیوند واندروالس است را با روابط محیط پیوسته معادل، به صورت یک محیط ایزوتروپ و هر دو فاز را به صورت الاستیک خطی در نظر می‌گیرد. زمینه نیز ماده‌ای با خواص پیزوالکتریک می‌باشد که به لحاظ مکانیکی ایزوتروپ و الاستیک بوده و در جهت عمود بر نانولوله‌ی کربنی پلاریزه شده است. آرایش نانولوله‌ی کربنی در زمینه به صورت منظم و مربعی فرض می‌شود. ابتدا نتایج بدست آمده از مدل ارائه شده، با تحقیقات پیشین دردسترس، مقایسه می‌شود. سپس اثرات درصد حجمی و نسبت منظر نانولوله‌ی کربنی و ضخامت موثر فاز میانی بر خواص کلی پیزونانوکامپوزیت بررسی می‌گردد. در این پژوهش تمام خواص موثر مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و پیزوالکتریکی نانوکامپوزیت علیرغم تحقیقات پیشین که هرکدام اثرات بخشی از پارامترهای نانوکامپوزیت را گزارش کرده‌اند، استخراج می‌شوند و مورد بررسی قرار می‌گیرند. نتایج نشان می‌دهد که حتی مقادیر کم درصد حجمی نانولوله‌ی کربن، تاثیر بسزایی در بهبود خواص کامپوزیت دارد. علاوه بر آن مدل‌سازی ناحیه‌ی فاز میانی تاثیر زیادی بر روی اکثر خواص نانوکامپوزیت دارد، در نتیجه مدلسازی آن برای پیش‌بینی هر چه واقعی‌تر رفتار نانوکامپوزیت ضروری است.