مطالعه خواص مکانیکی و گرمایی کامپوزیت‌های پلیمری تقویت ‌شده با نانولوله کربنی چنددیواره برای کاهش تنش‌های پسماند

در این پژوهش، از مدل‌های میکرومکانیک برای تعیین خواص مکانیکی و گرمایی نانوکامپوزیت حاوی نانولوله کربنی چنددیواره (mwcnt) و مطالعه اثر نانولوله‌ها بر کاهش تنش‌های پسماند در چندلایه‌ای‌های کامپوزیتی پایه پلیمری با چیدمان‌های متفاوت استفاده شده است. ابتدا نانولوله‌ها با درصدهای مختلف وزنی و حجمی در رزین اپوکسی 506 -ml پراکنده شدند. سپس با استفاده از مدل‌های میکرومکانیک، اثر افزودن نانولوله‌ها بر دو پارامتر مهم مدول کشسانی و ضریب انبساط گرمایی در نانوکامپوزیت دوفازی نانولوله کربنی - اپوکسی مطالعه شد. با مقایسه نتایج تجربی موجود و نتایج تحلیلی، مدل halpin-tsai اصلاح شده و مدل schapery اصلاح شده برای محاسبه خواص این نانوکامپوزیت انتخاب شدند. سپس، با استفاده از ماتریس تقویت شده با mwcnt و مدل‌های میکرومکانیک، مدول کشسانی و ضریب انبساط گرمایی برای نانوکامپوزیت تک‌لایه معین شد. نتایج نشان داد، قانون اختلاط و مدل hashin-rosen برای مدول کشسانی طولی و عرضی و مدل van fo fy برای ضرایب انبساط گرمایی نانوکامپوزیت تک‌لایه مطابقت مناسبی با نتایج تجربی دارد. در پایان با استفاده از نظریه کلاسیک لایه‌ای، تنش‌های پسماند برای نانوکامپوزیت سه‌فازی نانولوله کربنی - الیاف کربن - اپوکسی با درصدهای مختلف حجمی و وزنی mwcnt در چیدمان‌های چندلایه متعامد، متقاطع و شبه‌همسانگرد محاسبه و ارزیابی شد. نتایج نشان داد، استفاده از mwcnt برای تقویت ماتریس کامپوزیت پلیمری حداکثر تا مقدار %1 وزنی یا %675/0 حجمی سبب کاهش تنش‌های پسماند می‌شود که بیشترین کاهش در چیدمان متعامد نامتقارن [902/02] است.