عنوان پایان‌نامه
مدل سازی استانه رسانا شدن و هدایت الکتریکی کامپوزیت های هیبرید پلیمری حاوی نانو ذرات کربنی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1109.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52223
- تاریخ دفاع
- ۲۹ آذر ۱۳۹۰
- دانشجو
- عطیه متقی
- استاد راهنما
- قدرت الله هاشمی مطلق
- چکیده
- هدف از این پروژه استفاده از نتایج تجربی و مدلسازی برای نشان دادن هم افزایی دوده و الیاف کربن روی هدایت الکتریکی و آستانه رسانا شدن کامپوزیت های هیبریدی می باشد. فرمولاسیون های مختلف پلی استایرن تقویت شده با مقادیر مختلف افزودنی ها در نسبت های مختلف الیاف به دوده ( 67/1، 33/3، 67/6) در میکروکامپاندر تهیه شده و توسط قالبگیری فشاری به ورقه هایی تبدیل شدند. هدایت در صفحه و در جهت عمود بر صفحه توسط دو روش 2 و 4 نقطه ای اندازه گیری شدند. آستانه رسانا شدن توسط نتایج تجربی و با استفاده از مدل پرکولیشن استاندارد تعیین شدند. نتایج هم افزایی افزودنی ها در کامپوزیت را نشان می دهد. کامپوزیت هیبریدی هدایت الکتریکی بالاتری نسبت به کامپوزیت تک جزئی در کسر حجمی برابر نشان می دهد. آستانه رسانایی کامپوزیت تک نیز توسط شبیه سازی در متلب نیز به دست آمد. در کامپوزیت های حاوی ذرات، فرض شده که آستانه رسانا شدن به نسبت فاصله تونل زنی به قطر ذرات بستگی دارد و این نسبت از شبیه سازی کامپوزیت حاوی دوده بر طبق نتایج تجربی به دست آمد و در شبیه سازی سیستم هیبریدی ثابت فرض شد. بزرگنمایی اندازه های محدود برای تعیین پرکولیشن در سیستم هیبریدی بی نهایت بزرگ برای سه نسبت الیاف به ذرات مختلف استفاده شد. نتایج نشان داد که پرکولیشن سیستم هیبریدی کمتر از مقادیری است که از قانون مخلوط ها به دست می آید. در نهایت، هم افزایی توسط شبیه سازی و نتایج تجربی مشاهده شد.
- Abstract
- The aim of this study is to use modeling and experimental results to show the synergy effect of carbon black (CB) and carbon fiber (CF) on the electrical conductivity and percolation threshold of hybrid polymer composites. Different formulations of polystyrene (PS) filled with various amounts of the fillers at three CF/CB ratios of 1.67, 3.33, 6.67 were compounded in a twin screw extruder microcompounder and then compression molded into sheets. Through-plane and in-plane electrical conductivity were measured by methods of 2 and 4 probes. The percolation threshold of the single filler and hybrid composites was determined from the experimental results using standard percolation model. The results showed synergism when using both fillers in the composite. The hybrid composites had a higher value of electrical conductivity than the single filler composite even at afiller content lower than the percolation threshold of single filler. The percolation threshold of single filler and hybrid composites also was determined by programming in Matlab by random sequential addition (RSA). It was assumed that the percolation in a particle filled system depends on the ratio of tunnelling distance to particle diameter. These ratios were determined by the modeling of single filler composites when satisfying the experimental data and kept constant in the modeling of hybrid system. Finite size scaling was used to determine the percolation for the infinite size hybrid system containing (nano size) particles and micron size fibers for 3 CF/CB ratios. The results of modeling showed that the percolations of hybrid composites were lower than those obtained from mixture rule at all three CF/CB ratios. Therefore the synergy was observed by modeling as well as experimental data. Keywords: Polystyrene, Hybrid, Electrically Conductive, Model, Filler, Thermoplastics, Percolation
