مکانیسـم های حاکم بر اصطکاک و سایش نانو کـامپوزیت های لاستیکی حاوی نانو ذرات کـروی

اصطکاک و سایش در لاستیک ها به رفتار ویسکوالاستیک آن ها وابسته هستند. هندسه، اندازه، شیمی سطح و غلظت پرکننده تقویتی برهم کنش های پرکننده تقویتی، رفتار ویسکوالاستیک و تریبولوژیکی آمیزه های لاستیکی را کنترل می کنند. کوچک بودن اندازه خصوصیت بارز نانو پرکننده های تقویتی کروی است. پیوند زنی پلی بوتادی ان هیدروکسیله از طریق استخلاف ایزوسیانات بر سطح سیلیکا انجام شد تا تفاوت انحناء و انرژی سطحی نانو و میکرو ذرات با پوشش دهی سطح کنترل شود. به این ترتیب نانو کامپوزیت سیلیکا/لاستیک استایرن بوتادی ان به منظور تفکیک اثر شیمی سطح از اثر اندازه ذرات به کمک مهندسی مولکولی با ساختار هسته-پوسته (معدنی-پلیمری) تهیه شد. این روش جدید اصلاح سطح بر پخت، خواص مکانیکی و دینامیکی لاستیک اثر مثبت دارد. پس از حذف اثر هیدرودینامیکی ذرات و اثر شبکه لاستیکی، مقایسه کمیّت انرژی فعال سازی تحرک زنجیره مجاور پرکننده تقویتی در سطح تماس اسمی معادل مشخص نمود که انرژی فعال سازی نانو کامپوزیت ها در کلیه غلظت های پرکننده تقویتی بیشتر است. پس از اندازه گیری ضرایب اصطکاک و سایش -پذیری آمیزه ها مکانیسم های حاکم بر این پدیده ها بر اساس انرژی فعال سازی تعریف شدند. پیچش زنجیره های منعطف لاستیکی حول نانو ساختارها به دلیل تشابه ابعادی، عامل کاهش شدید دینامیک زنجیره مجاور نانو ساختارها در غلظت های کمتر از آستانه هم پوشانی شناخته شد. چینش فشرده تر نانو ساختارها و تقلیل ضخامت لایه فوق نازک بین آن ها عامل شیشه ای شدن زنجیره های پل شده بین ذرات مجاور در غلظت های بالاتر از آستانه هم پوشانی پرکننده است. این دو مکانیسم عامل تقویت رفتار ذخیره و انتقال رفتار اتلافی به محدوده بسامدی اصطکاک لاستیک بر سطوح ناهموار هستند. بهبود ضریب اصطکاک و ضریب سایش پذیری آمیزه های نانو کامپوزیتی سودمندی این انتقال را تأیید می کنند. لذا تغییر رفتار ویسکوالاستیک آمیزه های نانو کامپوزیتی منحصر به افزایش سطح تماس مشترک الاستومر-پرکننده تقویتی نیست. محدودیت مدل فیزیکی kluppel-hienrich در پیش بینی روند اصطکاک آمیزه های بسیار پر شده و شبیه سازی نتایج تجربی با مکانیسم های فوق مرتبط است. دقّت بیشتر مدل توانی gent-pulford نسبت به مدل خطی shallamach در تخمین ضریب سایش پذیری نانو و میکرو کامپوزیتها مشخص شد. کلمات کلیدی: اصطکاک، سایش، نانو کامپوزیت لاستیکی، لاستیک استایرن بوتادی ان، سیلیکا آذرین