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

یک مدل تحلیلی میکرومکانیکی سه بعدی برپایه سلول واحد جهت استخراج خواص مکانیکی، حرارتی و الکتریکی کامپوزیت پیزوپلیمر تقویت شده با نانولوله ی کربن طرح-ریزی و تعمیم داده می شود. المان حجمی نماینده پیزونانوکامپوزیت شامل سه فاز تقویت کننده ی نانولوله کربنی، زمینه ی پیزوپلیمری و ناحیه فاز میانی می باشد. 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 می گیرد. زمینه نیز ماده ای با خواص پیزوالکتریک می باشد که به لحاظ مکانیکی ایزوتروپ و الاستیک بوده و در جهت عمود بر نانولوله ی کربنی پلاریزه شده است. آرایش نانولوله ی کربنی در زمینه به صورت منظم و مربعی فرض می شود. ابتدا نتایج بدست آمده از مدل ارائه شده، با تحقیقات پیشین دردسترس، مقایسه می شود. سپس اثرات درصد حجمی و نسبت منظر نانولوله ی کربنی و ضخامت موثر فاز میانی بر خواص کلی پیزونانوکامپوزیت بررسی می گردد. در این پژوهش تمام خواص موثر مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و پیزوالکتریکی نانوکامپوزیت علیرغم تحقیقات پیشین که هرکدام اثرات بخشی از پارامترهای نانوکامپوزیت را گزارش کرده اند، استخراج می شوند و مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج نشان می دهد که حتی مقادیر کم درصد حجمی نانولوله ی کربن، تأثیر بسزایی در بهبود خواص کامپوزیت دارد. علاوه بر آن مدل سازی ناحیه ی فاز میانی تاثیر زیادی بر روی اکثر خواص نانوکامپوزیت دارد، در نتیجه مدل-سازی آن برای پیش بینی هر چه واقعی تر رفتار نانوکامپوزیت ضروری است.