بررسی اثر نانوذرات سیلیکون کربید بر خواص مکانیکی و گرمایی رزین اپوکسی آرالدایت با روش دینامیک مولکولی

فرضیه: رزین‌های اپوکسی، پلیمرهای گرماسخت با کاربردهای صنعتی گسترده هستند. ویژگی‌های برجسته این رزین‌ها در حوزه‌های مختلف توجه زیادی را جلب کرده است. ویژگی‌هایی از قبیل نسبت استحکام و سفتی به وزن زیاد، به برتری پلیمرهای تقویت‌شده نسبت به نمونه‌های تقویت‌نشده، منجر شده است. استفاده از نانوذرات به‌عنوان تقویت‌کننده در پلیمر موجب بهبود خواصی از قبیل چقرمگی، مقاومت در برابر پیری، استحکام و شکست کامپوزیت‌ها می‌شود. روش‌ها: در این پژوهش، اثر افزودن نانوذرات سرامیکی سیلیکون کربید بر خواص مکانیکی و گرمایی سامانه رزین اپوکسی آرالدایت LY 5052 و آرادور HY 5052 با استفاده از روش دینامیک مولکولی مطالعه شد. مراحل مختلف شبیه‌سازی از مرحله کمینه‌کردن، متعادل‌سازی، پخت و محاسبات خواص مکانیکی به‌‌‌کمک هنگرد دما و فشار ثابت و هنگرد دما و حجم ثابت بر اساس میدان نیروی COMPASS II انجام شد. یافته‌ها: نتایج شبیه‌سازی خواص مکانیکی سامانه رزین اپوکسی در دمای 300 کلوین افزون بر تطابق نسبتاً خوب با مراجع تجربی و نظری، بر دقت بیشتر میدان نیروی استفاده‌شده در این پژوهش (COMPASS II) نسبت به کار پیشین (COMPASS) دلالت دارد. همچنین نتایج حاکی از این است، اضافه‌کردن تقویت‌کننده سیلیکون کربید به سامانه رزین اپوکسی، افزون بر افزایش نسبی چگالی، در بهبود خواص مکانیکی از جمله استحکام و سختی و نیز خواص گرمایی سامانه مؤثر است. خواص مکانیکی بهینه سامانه نیز مربوط به درصد‌های کم نانوذرات سیلیکون کربید است. در نمونه‌هایی با درصد وزنی بیشتر، با افزایش درصد وزنی، پدیده کلوخگی تشدید شد. در نتیجه، درصد تخلخل افزایش یافت و موجب کاهش خواص مکانیکی و گرمایی سامانه شد. همچنین، بررسی نقش اندازه ذرات بر خواص مکانیکی و گرمایی سامانه نشان داد، با افزایش اندازه ذرات خواص مکانیکی و گرمایی سامانه کاهش می‌یابد. نانوذرات سیلیکون کربید با سه شکل هندسی متفاوت نیز به سامانه رزین اپوکسی افزوده شد. نتایج نشان داد، خواص مکانیکی سامانه اپوکسی دارای تقویت‌کننده کروی، به‌دلیل داشتن نسبت سطح به حجم (0.6cm-1 ) زیادتر نسبت به حالت استوانه‌ای (0.5cm-1) و صفحه‌ای (0.26cm-1) بیشتر است.