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

در این پژوهش از مدل های میکرومکانیک برای تعیین خواص مکانیکی- گرمایی نانوکامپوزیت حاوی نانولوله کربنی چنددیواره (MWCNT) و مطالعه اثر نانولوله‌­ها بر کاهش تنش­‌های پسماند در چندلایه‌ای‌های‌ کامپوزیتی پایه پلیمری با چیدمان متفاوت استفاده شده است. ابتدا نانولوله‌­ها با درصدهای مختلف وزنی و حجمی در رزین اپوکسی ML-506 پراکنده شدند. سپس، با استفاده از مدل های 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 و ضریب انبساط گرمایی برای نانوکامپوزیت تک‌ لایه معین شد. نتایج نشان داد، قانون اختلاط و مدلHashin-Rosen برای مدول کشسانی طولی و عرضی و مدل Van Fo Fy برای ضریب انبساط گرمایی نانوکامپوزیت تک‌­لایه مطابقت مناسبی با نتایج تجربی دارد. در پایان با استفاده از نظریه کلاسیک لایه­‌ای، تنش­‌های پسماند برای نانوکامپوزیت سه فازی نانولوله کربنی- الیاف کربن - اپوکسی با درصدهای مختلف وزنی و حجمی 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  0.675 درصد حجمی سبب کاهش تنش‌­های پسماند می‌شود که بیشترین کاهش در چیدمان متعامد نامتقارن [902/02] است.