بهبود چقرمگی شکست نانوکامپوزیت اپوکسی با استفاده هم‌زمان از نانوذرات سیلیکا با اندازه‌های مختلف

برای افزایش چقرمگی شکست کامپوزیت اپوکسی، رزین اپوکسی و سخت‌کننده انیدریدی با نانوذرات سیلیکا تقویت شد. ذرات سیلیکا با اندازه‌های 12، 20 و 40 نانومتر به شکل تنها یا ترکیب دوتایی به رزین اضافه شده و با دستگاه فراصوتی در ماتریس اپوکسی پخش شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد، پخش ذرات به‌خوبی انجام شده است. نتایج آزمون کشش، افزایش مدول یانگ و استحکام کششی کامپوزیت‌ها را با افزایش کسر وزنی ذرات تقویت‌کننده یا کاهش اندازه آن‌ها نشان داد. استفاده هم‌زمان از دو نوع ذره سیلیکا با اندازه‌های مختلف 20 و 40 نانومتر موجب ارتقای بهتر مدول یانگ و استحکام شد. اما، استفاده از ترکیب هر یک از آن‌ها با اندازه ذرات 12 نانومتر افزایش چشمگیری را در خواص کششی موجب نشد. در حالی که نتایج آزمون خمش سه‌نقطه‌ای نمونه برش‌دار، که برای اندازه‌گیری انرژی شکست انجام شد، اثر هم‌افزایی قابل توجهی را در استفاده هم‌زمان از دو نوع نانوذره سیلیکا نشان داد. انرژی شکست اپوکسی بدون نانوذرات از 280J/m2، برای کامپوزیت دارای نانوذرات  12 نانومتر تا 740J/m2 افزایش داشت. اگر این ذرات به همراه ذرات 20 نانومتر استفاده شوند، با کسر وزنی کل برابر، انرژی شکست تا 770J/m2 زیاد می‌شود. در نهایت محاسبات نشان داد، اندازه دهانه ترک حدود چند میکرومتر بوده که خیلی بزرگ‌تر از ابعاد ذرات سیلیکاست. بنابراین، نقش سازوکار‌های اتصال ترک و انحراف ترک در افزایش چقرمگی ناچیز است و تغییرشکل پلاستیک و گسترش حباب سازوکار‌‌های غالب هستند.