ساخت و بررسی خواص مکانیکی، حرارتی و ساختاری کپسولها و نانوکامپوزیتهای خودترمیم و تعیین خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پایه اپوکسی به روش مکانیک کوانتومی

بشر امروز دنیایی برای خود ساخته است، که در آن اگرچه از پیشرفتهای خود بهره میبرد، لیکن از کاستیهای خود نیز رنج میکشد. به همین دلیل به دنبال ایجاد تکنولوژیهایی است که توان ترمیم نواقص را داشته باشد. امروزه ما به دنبال ساخت موادی مستحکم و سبک هستیم که بتوانیم آن را جایگزین چوب و آهن و سایر مواد سنتی کنیم تا هم پاسخگوی رشد جمعیت روزافزون باشد و هم در حفظ جان و سرمایه- های بشری از آن بهره مند شویم. نانوکامپوزیتها و امروز کامپوزیتهای خودترمیم نسخه جدید ایدههای تکنولوژیک، برای پیشرفت و دستیابی به این خواسته است. در این پروژه ابتدا به ساخت میکروکپسولهای حاوی مواد خودترمیم پرداخته شد و در جداره میکروکپسولها از نانوذرات استفاده شد تا در بهبود خواص مکانیکی و حرارتی جداره میکروکپسولها موثر باشند، سپس این میکروکپسولها در ماتریس پلیمری جاسازی شدند یعنی کامپوزیت خودترمیم فراورش گردید. در ضمن نانوذرات به ماتریس پایه افزوده شدند. همچنین برای میکروکپسولها و نیز برای کامپوزیتها و نانوکامپوزیت- های خودترمیم تستهای بررسی خواص مکانیکی و مورفولوژیک و سایر تستهای مربوطه انجام پذیرفت و توان ترمیم ماده ساخته شده نیز مورد بررسی قرارگرفت. نتایج نشان داد، افزودن نانوذرات در پوسته میکروکپسول ها و ماتریس کامپوزیت، اندیس پلاستیسیته را افزایش می دهد که مشخص کننده ی کاهش استحصال الاستیسیته ی میکروکپسول ها و نانوکامپوزیت است. بنابراین، این عبارات نشان می دهند که میکروکپسول های فاقد و حاوی نانوذرات و نانوکامپوزیتهای خودترمیم شبیه مواد پلاستیک-ویسکوالاستیک رفتار می کنند. تأثیر افزایش نانوذرات به کامپوزیت های خودترمیم همچنین شامل تمرکز بر روی خواص مکانیکی، زبری سطح و سختی ماده حاصله بود. پارامترهای زبری سطح برای میکروکپسول ها و نانوکامپوزیتهای خودترمیم محاسبه گردید و سایر فاکتورهای مربوط به خواص مکانیکی نیز بررسی شد. نتایج تستها، توان ترمیم 81 % را برای مدت زمان 2 ساعت برای نانوکامپوزیت پلیمری نشان داد. در بخش دوم این پروژه به شبیه سازی کامپیوتری با استفاده از شیوه های نوین محاسباتی پرداخته شد. در کل از آنجا که امروزه بشر برای صرفه جویی در زمان و هزینه است از شبیهسازی کامپیوتری استفاده میکند تا به نتایج دقیق محاسباتی دست پیدا کند و سپس متحمل هزینه های تحقیقاتی و آزمایشگاهی شود، در این پروژه نیز به بررسی خواص مکانیکی و انرژیهای پیوندی بین نانو لولههای کربنی و اپوکسی به عنوان ماتریس پایه پرداخته شد. هدف بررسی برهم کنش و انرژی ناشی از آن بین نانولوله های کربنی و پلیمر بود. در ابتدا آرایش فضایی ترجیحی برای جذب بررسی گردید. سپس تأثیرات dft اپوکسی به روش کایرالیتی و قطر نانولوله ها بررسی شد. در ضمن نقوص مختلف بر روی نانولوله های کربنی ایجاد گردید و گروه های عاملی متفاوت که پس از اصلاح سطحی روی نانولوله قرار میگیرند و تأثیر آن ها بر انرژی های اندرکنش بین اپوکسی/ نانولوله مورد بررسی قرار گرفت. در ضمن تأثیرات تعدادی از نقص هایی که ممکن است روی نانولوله ایجاد شوند بر روی خواص مکانیکی کامپوزیت اپوکسی/ نانولوله ی کربنی مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله ی آخر میزان مدول یانگ که بر پایه ی انرژی کرنشی در محدوده ی تغییر شکل الاستیک هارمونیک قرار دارد. مورد محاسبه قرار گرفت. مدول یانگ ذکر شده برای نانوکامپوزیت حاوی نانولوله ی کربنی بدون اصلاح سطحی/اپوکسی و نانولوله ی کربنی عامل دار شده )به فرم زیگزاگ(/ اپوکسی مورد بررسی قرار گرفت. در ضمن تاثیر افزایش تعداد مونومرهای اپوکسی تا هشت مونومر یعنی تا جایی که ممانعت فضایی حول نانو لوله ایجاد نشود بر خواص مکانیکی و انرژی های برهمکنش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مربوط به محاسبات در بخش های ویژه مربوط به هر مبحث گنجانده شده است.