عنوان پایان‌نامه
اثرفوم شدن بر هدایت الکترونیکی کامپوزیت های پلیمری حاوی الیاف کربن و نانو ذرات کربنی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1002.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48002
- تاریخ دفاع
- ۱۱ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- علیرضا فروزانی بهبهانی
- استاد راهنما
- قدرت الله هاشمی مطلق
- چکیده
- در این پایان نامه، اثر فوم شدن بر هدایت الکتریکی کامپوزیت¬های پلیمری، از طریق انجام آزمایشات و شبیه¬سازی کامپیوتری مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش تجربی کامپوزیت¬های فوم نشده، 15% فوم و 30% فوم پلی¬استایرن-الیاف کربن و پلی-استایرن-نانولوله¬های کربنی چند دیواره تولید شد و هدایت الکتریکی آن¬ها با یکدیگر مقایسه گردید. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نوری برای بررسی اندازه¬ی حباب¬ها و اندازه¬ی الیاف و نحوه¬ی پخش افزودنی¬ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده¬ی این است که (برای هر دو کامپوزیت) در اکثر کسرهای حجمی، هدایت کامپوزیت-های فوم از هدایت کامپوزیت جامد کمتر است ولی هدایت کامپوزیت¬های 30% فوم از هدایت کامپوزیت¬های 15% فوم بیشتر است. در بخش شبیه¬سازی، ساختار کامپوزیت فوم به صورت کامپیوتری شبیه¬سازی شد و اثر عواملی همچون نسبت منظر الیاف، کسر حجمی حباب¬ها و اندازه¬ی حباب¬ها بر آستانه¬ی پرکولیشن و کسر در دسترس مورد بررسی قرار گرفت. شبیه¬سازی ساختار کامپوزیت از روش موسوم به «افزایش ترتیبی و تصادفی اجزا» (RSA) به انجام رسید. لازم به ذکر است که این روش شبیه¬سازی، ساختاری برای کامپوزیت تولید می¬کند که برای شبیه¬سازی کامپوزیت¬های الیاف کربن مناسب¬تر است زیرا در کامپوزیت¬های نانولوله، کلوخه¬هایی از نانولوله¬ها درون کامپوزیت به صورت پخش نشده وجود دارد ولی در شبیه¬سازی الیاف جدا از هم قرار می¬گیرند. نتایج شبیه¬سازی نشان دهنده¬ی این است که اگر چه هدایت کامپوزیت¬های فوم از هدایت کامپوزیت جامد کمتر است ولی هدایت کامپوزیت فوم با حباب¬های بزرگ، بیشتر از حالتی است که اثر فوم کردن را فقط کاهش کسر حجمی در نظر بگیریم. نتایج شبیه¬سازی مربوط به کامپوزیت¬های 30% فوم، نسبت به کامپوزیت¬های 15% فوم، مطابقت بهتری با نتایج تجربی نشان می¬دهد.
- Abstract
- To investigate the effect of foaming on electrical conductivity of polymer composites, both experimental tests and computer simulations have been used. In experimental part, solid, 15% and 30% foamed polystyrene based composites containing carbon fibers and multiwall carbon nanotubes were compression molded and electrical conductivity of samples was measured. Furthermore, electron and optical images of the samples was used to determine bubbles size, fibers length and distribution state of fillers. Experimental results shows that solid samples are more conductive than foam counterparts and in several concentrations of fillers, 30% foamed samples have larger conductivity than 15% foamed samples. In simulation part, composite was computer simulated and the effect of some parameters such fiber aspect ratio, bubbles volume fraction and bubbles size on percolation threshold and accessible fraction was investigated. Simulation approach was the well-known “Random Sequential Additional” process (RSA). It is worth mentioning that this simulation method produces structures that simulate carbon fiber composites better than nanotube composites. In nanotube composites, there are several agglomerates of nanotubes, but in the simulation, fibers will be separated. In foamed samples total volume fraction of fillers is less than solids, thus electrical conductivity of foams is expected to be less as well; but simulation results shows that foams with large bubbles are more conductive than this expectation. 30% foamed composite shows better agreement between experimental and simulation results than 15% foams.
