28976

سنتز و بررسي خواص مكانيكي اپوكسي تقويت شده با هيبريد اكسيد گرافن – اكسيد مس

كارشناسي ارشد

مهندسي نانو تكنولوژي- مهندسي نانو تكنولوژي

1399

1402/4/28

ميثم جلالي

فناوري‌هاي نوين

نانوكامپوزيت‌ها يكي از مواد جديد و پركاربرد در صنايع مختلف هستند. خواص منحصر به فرد اين مواد باعث جلب توجه بسياري از محققان شده است. يكي از دسته‌هاي اين مواد نانوكامپوزيت‌هاي زمينه پليمري است. در اين پژوهش يك نانوكامپوزيت زمينه پليمري كه با نانوذرات هيبريدي اكسيد گرافن-اكسيد مس تقويت شده‌است مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا پودر هيبريدي اكسيد مس-اكسيد گرافن با نسبت وزني %10-%90 در بستر دي متيل فرم آميد با استفاده از دستگاه پروب فراصوت تهيه شد. سپس اين پودر هيبريدي با درصدهاي وزني مختلف 5/0-1/0 به كمك دستگاه پروب فراصوت در سخت كننده به خوبي پخش شد تا خواص يك دستي از اين ذرات در زمينه حاصل شود. در نهايت مقدار مناسب رزين اپوكسي به سخت كننده تقويت شده اضافه شد. نمونه‌هاي ساخته شده به كمك آناليز پراش اشعه‌ي X ، طيف سنجي مادون قرمز فوريه، ميكروسكوپ الكتروني عبوري، ميكروسكوپ الكترون روبشي و آزمون كشش مكانيكي مورد بررسي قرار گرفتند. طبق نتايج XRD و تصاوير SEM پودر هيبريدي با موفقيت تهيه شد و نتايج آزمون مكانيكي بهبود استحكام كششي را در نمونه‌هاي كامپوزيتي را نشان داد. بهترين نمونه‌ي كامپوزيتي از حيث استحكام كششي نمونه حاوي 3/0 درصد وزني تقويت كننده هيبريدي بود كه %73 نسبت به نمونه رزين خام افزايش استحكام نشان داد. نمونه كامپوزيت اپوكسي حاوي فقط 3/0 درصد وزني اكسيد مس (فاقد اكسيد گرافن) با همان روش ساخته شد و با نمونه حاوي 3/0درصد وزني تقويت كننده هيبريدي مقايسه شد. مشخص شد كه نمونه تقويت شده با CuO-GO حدود 40 درصد رشد استحكام نسبت به نمونه حاوي CuO داشت. با بررسي نمودارهاي تنش كرنش و بدست آوردن مدول يانگ براي هر كدام از نمونه‌ها مدول يانگ نمونه‌ي بهينه‌ي هيبريدي (3/0 درصد وزني) %75 افزايش نسبت به نمونه خام نشان داد، در حالي كه در نمونه‌ي كامپوزيت حاوي نانوذرات اكسيد مس، فقط %39 افزايش نسبت به نمونه خام حاصل شد با بررسي اعداد حاصل، مي‌توان نتيجه گرفت كه اكسيد گرافن با وجود مقدار كم تاثير بسزايي در خواص مكانيكي داشته است. از جمله دلايل استحكام بخشي كامپوزيت هاي تقويت شده با ذرات مي‌توان به انحراف ترك و پل زدن ترك در اين كامپوزيت ها اشاره كرد.

1402/08/08

Synthesis and Investigation of Mechanical Properties of Epoxy Reinforced By Graphene-Copper Oxide Hybrid

7/18/2024 12:00:00 AM

Nanocomposites are new and widely used materials in various industries. The unique properties of these materials have attracted the attention of many researchers. Polymer matrix nanocomposites are one category of these materials. In this study, a polymer matrix nanocomposite reinforced with hybrid graphene-copper oxide nanoparticles was investigated. Initially, the hybrid copper oxide-graphene powder was synthesized in a 90%-10% ratio in dimethylformamide solvent using an ultrasonic device. Then, this hybrid powder was well dispersed in the hardener with weight percentages of 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5 using a probe ultrasonic device to obtain a homogenous distribution of particles in the matrix. The synthesized samples were characterized using X-ray diffraction analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, and mechanical tensile testing. According to the XRD results and SEM images, the hybrid powder was successfully synthesized, and the mechanical results showed an improvement in tensile strength in the composite samples. The percentage improvement in tensile strength was 73% for the composite sample containing the hybrid, whereas it was 27% for the copper oxide composite. By examining the stress-strain curves and obtaining the Young's modulus for each of the samples, the Young's modulus of the optimal hybrid sample increased by 75%, while the oxide composite sample increased by 39%. Based on the results, it can be concluded that graphene has had a significant effect on the mechanical properties despite its small amount.

كامپوزيت‌هاي زمينه پليمري، اكسيد گرافن، اكسيد مس، تست كشش

polymer matrix composites, graphene, copper oxide, tensile test

saeede mansoury

maisam jalaly