تأثیر نانوتیوب کربن و گرافن بر خواص کششی، کمانشی و ارتعاشی مواد مرکب زمینه اپوکسی تقویت‌شده با الیاف کربن

در این تحقیق اثرات اضافه نمودن نانوتیوب کربن و گرافن بر خواص ارتعاشی و مکانیکی مواد مرکب (مواد کامپوزیت) زمینه اپوکسی تقویت‌شده بررسی گردیده است. بدین منظور پنج نوع ماده مرکب شامل ماده مرکب کلاسیک با زمینه اپوکسی و تقویت‌شده با الیاف کربن و مواد مرکب چند مقیاسه شامل الیاف کربن با زمینه اپوکسی حاوی 0.1% نانوتیوب کربن و 0.5% گرافن با استفاده از روش وکیوم بگینگ ساخته شد. آنالیز ارتعاشی تیرهای ماده مرکب در مد یک انجام گردیده و مقادیر فرکانس طبیعی برای نمونه‌های مختلف استخراج شد. فرکانس‌های طبیعی بدست‌آمده جهت محاسبه مدول الاستیسیته نمونه‌ها استفاده گردیده و مقادیر بدست‌آمده با نتایج تست کشش مقایسه شد. نتایج نشان داده‌اند که افزایش نانو ذرات نانوتیوب کربن و گرافن با افزایش مقاومت مکانیکی زمینه و افزایش میزان چسبندگی زمینه و الیاف، با ایجاد نانو ساختارها در ناحیه فصل مشترک باعث بهبود خواص مکانیکی مواد مرکب پلیمری تقویت‌شده با الیاف کربن گردیده است. در حالت کلی نانوذرات گرافن با توجه به ساختار صفحه‌ای و مساحت تماس بالا نسبت به نانوتیوب‌های کربنی و افزایش احتمال انباشتگی و ایجاد تمرکز تنش در ساختار زمینه ماده مرکب، تأثیر کمتری در بهبود مشخصات مکانیکی و ارتعاشی مواد مرکب داشته‌اند.