بررسی خواص مکانیکی پلیمر پلی اکسی متیل تقویت شده با نانو لوله کربنی به کمک دینامیک مولکولی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی قزوین

2 پزوهشکده فناوری های نو، دانشگاه صنعتی امیر کبیر

3 دانشکده فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی ساوه

چکیده

پلی‌اکسی‌متیلن (POM) به عنوان ترموپلاستیک یا پلاستیک گرما‌ نرم علاوه بر استحکام مکانیکی قابل قبول، چگالی بسیار کمتری از فلزات دارد. از این رو می‌تواند جایگزین خوبی برای فلزات غیرآهنی در صنعت باشد. در این تحقیق به منظور افزایش استحکام و بهبود خواص مکانیکی این پلیمر، از نانولوله‌های کربنی استفاده شده است. روش‌های تجربی بررسی این دسته از مواد به دلیل هزینه‌بر بودن، با محدودیت‌هایی روبرو است. لذا استفاده از روش‌های شبیه‌سازی در مقیاس میکروسکوپی می‌تواند راهکار مناسبی در مطالعه خواص و رفتار نانو کامپوزیت‌ها باشد. در این تحقیق از روش دینامیک مولکولی برای شبیه‌سازی خواص مکانیکی نانو‌کامپوزیت پلیمر پلی‌اکسی‌متیل که با نانولوله‌های کربنی تقویت شده است، استفاده می‌شود. با توجه به نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی مشخص گردید که خواص مکانیکی پلیمر خالص نظیر مدول یانگ، تنش تسلیم و بیشترین تنش با مقادیر تجربی توافق خوبی دارد. همچنین این خواص با تقویت پلیمر با نانو لوله‌های کربنی عامل‌دار شده با فلوئور(F) یا هیدروکسیل (OH) در یک ساختار نانوکامپوزیتی می‌تواند مدول یانگ را بین 3/44 تا 6/44 و تنش تسلیم را بین20 تا80 درصد به ترتیب برای این دو گروه عاملی افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Molecular Dynamics of mechanical properties of Polyoxymethylene reinforced by Carbon Nanotube

نویسندگان [English]

  • Esmaiel Zaminpayma 1
  • Mahnaz Shamshirsaz 2
  • Peyman Nayebi 3
1 aDepartment of Physics, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin,Iran
2 New Technologies Research Center, Amirkabir University of Technology
3 Department of Physics, College of Technical and Engineering, Saveh Branch, Islamic Azad University, Saveh, Iran
چکیده [English]

Polyoxymethylene (POM), as a thermoplastic or soft plastic material, in addition to its acceptable mechanical strength, has a much lower density of metals. Therefore, it can be a good alternative to non-ferrous metals in the industry. In this study, nanocomposites of this polymer with carbon nanotubes were used to enhance the strength and improve the mechanical properties of the polymer. Experimental analyses of the nanocomposites have the limitations due to the cost. Therefore, microscopic scale simulation methods can be used to study the properties and behavior of nanocomposites. In this study, the molecular dynamics method is applied to simulate the mechanical properties of the nanocomposite. According to the results obtained by simulation, it was found that the mechanical properties of pure polymer such as Young's modulus, yield stress, and the highest stress are consistent with experimental values. Also, these properties by reinforcing polymer with carbon nanotubes which functionalized with -OH and -F groups in a nanocomposite structure leads to an increase of 41.31 and 44.6 % for Young's modulus and an increase of 20 and 80 % for yield stress, respectively for these two functional groups.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polymer nanocomposite
  • Carbon Nanotube
  • Molecular dynamics
  • Mechanical Properties
  • Polyoxymethylene