بهبود خواص خمشی کامپوزیت‌های لایه‌ای آلومینیوم-اپوکسی/ الیاف بازالت با استفاده از نانولوله‌های کربنی چندجداره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی و علم مواد، تهران، ایران

چکیده

اخیراً استفاده از نانوذرات در زمینه های پلیمری به منظور بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت های پلیمری توجه خاصی را به خود جلب کرده است. اما موضوع بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت های لایه ای الیاف/ فلز در اثر افزودن نانوذرات به خوبی مشخص نشده است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی تاثیر نانولوله های کربنی چندجداره بر خواص خمشی کامپوزیت های الیاف/ فلز متشکل از لایه های متناوب آلیاژ آلومینیوم 2024 به همراه اپوکسی تقویت شده با الیاف بازالت می باشد. نتایج نشان داد که در اثر افزودن نانولوله های کربنی چندجداره تا مقدار 5/0 درصد وزنی، یک روند افزایشی در مقادیر استحکام خمشی و مدول خمشی نمونه ها حاصل می شود، اما در مقادیر بالاتر نانولوله های کربنی چندجداره روند معکوسی مشاهده می شود. بنابراین، در این تحقیق، مقدار بهینه نانولوله کربنی چندجداره برابر با 5/0 درصد وزنی می باشد، به طوری که در مقایسه با نمونه بدون نانولوله کربنی، مقادیر استحکام خمشی و مدول خمشی به ترتیب 62/36 و 16/60 درصد بهبود پیدا می کند. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز نشان داد که مکانیزم های بیرون زدگی و پل زنی نانولوله های کربنی دلیل اصلی این بهبود به دست آمده می باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improvement in the flexural properties of basalt fibers/epoxy-aluminum laminate composites using multi-walled carbon nanotubes

نویسندگان [English]

  • Hamed Aghamohammadi 1
  • Reza Eslami Farsani 2
1 Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Recently, to improve the mechanical properties of polymeric composites, the inclusion of various nano particles into the polymer matrices has received much attention. But, it is not well established whether nano particles can enhance the mechanical properties of fiber metal laminates (FMLs). The present study aims to investigate the effect of multi-walled carbon nano tubes (MWCNTs) on the flexural behavior of a FML made up of alternating layers of Al 2024 along with basalt fibers reinforced epoxy. Results showed that the flexural strength and flexural modulus of samples have an upward trend up to 0.5 wt. % loading, but beyond that a downward trend was observed. Therefore, in this research, the optimal content of MWCNTs for the best flexural properties was the 0.5 wt. % and comparing to the samples without MWCNTs, the flexural strength and flexural modulus values was found to 36.62 % and 60.16 % improvement, respectively. Also, Scanning Electron Microscopy (SEM) observations showed that the mechanisms of CNT-pull-out and CNT-bridging was the main reason for this findings.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber metal laminates
  • Basalt fibers
  • Multi-walled carbon nanotubes
  • Flexural properties