بررسی اثر نانو ذرات آلومینا بر خواص بالستیکی کامپوزیت های پلیمری

کامپوزیت ها موادی هستند که از ترکیب چند ماده تشکیل می شوند و در نهایت دارای خواصی نزدیک به خواص مواد اولیه خود می باشند. بیشتر کامپوزیت ها از دو جزء اصلی ماتریس یا زمینه و تقویت کننده تشکیل می شود. یکی از انواع آن ها، کامپوزیت های پایه پلیمری حاوی تقویت کننده هایی با ابعاد کوچکتر از 100 نانومتر می باشد. در این پژوهش نانو ذرات آلومینا با درصدهای وزنی 5/0، 1 و 3 با استفاده از دستگاه اکسترودر با زمینه پلیمری پلی کربنات مخلوط شد و سپس خواص بالستیکی نانوکامپوزیت های تولیدی بررسی گشت. اصلاح سطح نانو ذرات باعث بهبود پراکندگی آن ها در زمینه پلیمری و بالارفتن خواص می شود. لذا نانوکامپوزیت هایی با درصدهای وزنی مشابه، حاوی نانو ذرات آلومینا که با ماده ای موسوم به عامل جفت-کننده سیلان اصلاح شده بودند، نیز تولیدگردید. بعد از تولید گرانول های نانوکامپوزیتی، با استفاده از فرایند قالب گیری تزریقی، قطعات لازم جهت انجام آزمایش های کشش و بالستیک از این گرانول ها تهیه شدند. همچنین، تعدادی قطعه جهت انجام آزمایش ضربه شارپی نیز آماده گشت. از نرم افزار ls-dyna نیز جهت شبیه سازی فرایند بالستیک استفاده گردید. در نهایت 49 مورد آزمایش کشش شبه استاتیکی، 21 مورد آزمایش ضربه شارپی و 130 مورد آزمایش بالستیک برای تعیین خواص مکانیکی و بالستیکی از جمله حدبالستیک نانو کامپوزیت های تولیدی انجام پذیرفت. آزمایش های کشش بیانگر افزایش کرنش نهایی با افزایش درصد وزنی نانو ذرات و اصلاح سطح آن ها بود. همچنین، آزمایش های ضربه شارپی نشان دادند که با افزایش درصد وزنی و همچنین، اصلاح سطح نانو ذرات آلومینا، میزان جذب انرژی نانوکامپوزیت ها افزایش می یابد. آزمایش های بالستیک نیز بیان گر افزایش حد بالستیک نانوکامپوزیت ها با افزایش درصد وزنی و همچنین، اصلاح سطح نانوذرات آلومینا بودند. این آزمایش ها نشان دادند که با کندشدن دماغه پرتابه ها، حدبالستیک افزایش پیدا می کند. همچنین، مکانیزم شکست با افزایش سرعت در پرتابه های سرنیم کروی و سرمخروطی، از بشقابی شدن به گلبرگی شدن تغییر می نماید. حال اینکه در پرتابه های سرتخت همواره مکانیزم شکستِ پلاگینگ مشاهده گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده با نتایج حاصل از آزمایش ها مطابقت نسبی داشتند