23359

بررسي اثر مخرب آب دريا بر نانو كامپوزيت

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي

1395

9/7/98

دكتر هادي خرمي شاد

دكتر طاهري

مهندسي مكانيك

در سال هاي اخير توجه ويژه اي به سازه هاي اتصال چسبي براي جايگزيني ساير اتصالات از قبيل جوش و بست هاي مكانيكي شده است. از مزاياي ويژه اين اتصالات مي توان به سبك وزن بودن، قابليت اتصال مواد مختلف، عملكرد بهتر در برابر شكست و كاهش تمركز تنش نام برد. با اين حال اين اتصالات معايبي هم دارند مهم ترين آن ها حساسيت و آسيب پذيري به رطوبت مي باشد. اين موضوع زماني داراي اهميت ويژه مي باشد كه سازه در طول عمر كاري خود تحت شرايط مرطوب مختلف قرار گيرد. هدف از اين اين تحقيق بررسي تخريب نانو كامپوزيت ها و چسب ها تحت شرايط مختلف محيطي مي باشد. اين كار با استفاده از روش آزمايشگاهي بررسي شده است كه براي به دست آوردن مشخصه هاي جذب رطوبت و خواص مكانيكي نانوكامپوزيت هاي پليمري انجام شده است. نمونه ها ي حجمي با افزودن 1/0، 3/0 و 5/0 درصدوزني نانولوله چند جداره كربني براي افزايش استحكام ساخته شده اند. پس از آن در سه نوع آب دريا (خليج فارس)، آب دوباريون زدايي شده تركيب شده با اسيد صنعتي(HCl) و آب دوباريون زدايي شده تركيب شده با باز صنعتي(NaOH) به مدت 360 ساعت غوطه ور شدند و مكانيزم نفوذ رطوبت در هر سه نوع آب و تاثير مخرب آن ها بر رفتار مكانيكي نمونه ها مورد بررسي قرار گرفت. با استفاده از تست كشش، خواص مكانيكي نمونه ها اندازه گيري و با حالت خشك مقايسه شد. نمونه هاي خالص غوطه ور در سه آب بيش ترين جذب رطوبت را داشته اندكه از بين آن ها نمونه هاي غوطه ور در آب با خاصيت اسيدي با مقدار % 045/3 بيش ترين جذب رطوبت را داشته است سپس نمونه هاي غوطه ور در آب دريا با ميزان جذب رطوبت % 860/2 در مرتبه دوم و نمونه هاي غوطه ور در آب با خاصيت بازي با جذب رطوبت % 692/2 در مرتبه آخر قرار دارند. نمونه هاي تقويت شده با نانو ذرات عملكرد بهتري نسبت به حالت خالص داشته اند كه از ميان آن ها نمونه هاي تقويت شده با 1/0 درصد وزني نانو ذره كم ترين ميزان جذب رطوبت را داشته اند. نمونه هاي غوطه ور در آب دريا % 02/29، نمونه هاي غوطه ور در آب با خاصيت اسيدي % 17/28 و نمونه هاي غوطه ور در آب با خاصيت بازي % 50/27 كاهش در جذب رطوبت داشته اند. هم چنين افزايش استحكام در نمونه هاي تقويت شده با 1/0 درصد وزني نانو ذره مشاهده شده است. نمونه هاي غوطه ور در آب دريا % 39/33 ، نمونه هاي غوطه ور در آب اسيدي % 54/35 و نمونه هاي موجود در آب با خاصيت بازي % 42/30 افزايش استحكام داشته اند. نمونه هاي تقويت شده با 1/0 درصد وزني نانو ذره نسبت به حالت خالص، بهبود در مدول الاستيك داشته اند. كه در نمونه هاي غوطه ور در آب اسيدي با مقدار% 51/31 ، نمونه هاي غوطه ور در آب دريا % 31/29 و نمونه هاي غوطه ور در آب با خاصيت بازي % 59/26 بهبود در مدول الاستيك مشاهده شده است. هرچه ميزان نانوذرات بيشتر شود، بهبود عملكرد كم تر مي شود. دليل اين امر كلوخه شدن ذرات مي باشد كه باعث مي شود از اثر تقويت ذرات نانو بكاهد. هم چنين در وجه مشترك نانو لوله چند جداره كربن و پليمر به ميزان بيش تري نفوذ آب رخ مي دهد، در نتيجه اين افزايش نفوذ آب، نرم شدگي بيش تري رخ مي دهد وگسيختگي بين نانو ذره و پليمر به وجود مي آيد كه همه اين شرايط بر استحكام و مدول الاستيك نمونه اثر مي گذارد.

1399/08/07

deleterious Influence of Seawater on Nanocomposites

9/30/2020 12:00:00 AM

Adhesive joining is an attractive alternative to conventional joining methods, such as welding and mechanical fastening. The benefits of adhesive bonding includes: the ability to form lightweight, stiffness structures, joining of different types of materials, better fatigue performance and reduction in the stress concentrations or the effects of the heat associated with welding. Moisture has been identified as one of the major factors affecting joint durability. This is especially important in applications where joints are exposed to varying moisture conditions throughout their useful life. The purpose of this research is investigating deleterious influence of seawater, acidicwater and alkalinwater on durability of nanocomposites. This was achieved by experimental method. Experiments were carried out to characterize the moisture uptake and mechanical properties of nanocomposites. Samples without nanoparticles and reinforced with nanoparticles were tested and amount of absorbed water determined. In this research the effects of adding multi-walled carbon nanotubes with weight precentages of 0.1%,0.3% and 0.5% were studied on the performance of nanocomposites. Tensile testing were carried out after the nanocomposite had been exposed to hot-wet conditioning environments. The highest reduction of the absorbed moisture for the samples reinforced with MWCNTs was 29.02% for the wt% of 0.1 for samples immersed in seawater,28.17% for smples immersed in acidicwater and 27.50% for samples immersed in alkalinwater. The residual strength of nanocomposites at saturation in the best performance was found when reinforced with MWCNTs 0.1wt%, which showed a 35.54% increase for samples immersed in acidicwater, 33.39% increase for samples immersed in seawater and 30.42% increase for samples immersed in alkalinwater.