مطالعه رفتار پرکولیشن خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانوذرات با استفاده از مدل سازی میکرومکانیکی سه بعدی

بهبود چشمگیر خواص مکانیکی پلیمرهای تقویت شده با نانوذرات در درصد های حجمی نسبتا کم، سبب شده است که استفاده از نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری افزایش یابد. وجود ناحیه فاز میانی بین نانوذرات و زمینه پلیمری دلیل اصلی افزایش خواص مکانیکی نانوکامپوزیت ها می باشد. در این تحقیق، با استفاده از یک مدل میکرومکانیکی بر مبنای سلول واحد، رفتار پرکولیشن خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های پلیمری تقویت شده با نانوذرات مورد بررسی قرار می گیرد. المان حجمی نماینده نانوکامپوزیت از سه فاز شامل نانوذرات، زمینه پلیمری و فاز میانی تشکیل می شود. هندسه المان حجمی نانوکامپوزیت به c×r×h نانوسلول در سه بعد تقسیم شده و حالت توزیع نانوذرات در زمینه بصورت اتفاقی می باشد. اثرات ناحیه فاز میانی شامل ضخامت و مدول الاستیک و هندسه نانوذرات بر رفتار پرکولیشن نانوکامپوزیت تشریح می شود. نتایج مدل سازی نشان می دهد که با کاهش اندازه ی نانوذرات یا با افزایش نسبت منظر فاز تقویت، درصد حجمی بحرانی نانوکامپوزیت کاهش می یابد. نتایج پیش بینی شده با مدل میکرومکانیکی حاضر در تطابق خوبی با نتایج مدل های میکرومکانیکی دیگر می باشند. نتایج گزارش شده در این تحقیق می تواند جهت مدل سازی و طراحی بهینه نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانوذرات با بالاترین صرفه اقتصادی مورد استفاده قرار بگیرد.