عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر فاز واسط بر روی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های حاوی نانولوله کربن
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - سازمان های هوافضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61036;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 86
- تاریخ دفاع
- ۰۴ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- رضا پورعزیزی
- استاد راهنما
- رهام رفیعی
- چکیده
- با توجه به گسترش کاربرد نانوکامپوزیت¬های حاوی نانولوله کربن در صنایع مختلف نظیر خودروسازی، صنایع هوا-فضایی، بسته بندی محصولات، توربین¬های بادی و غیره، پیش¬بینی هرچه دقیق¬تر خواص نانوکامپوزیت¬ها به یکی از مسایلی مبدل شده است که توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در این تحقیق، ابتدا مطالعه گسترده¬ای بر روی روش¬های مدلسازی فاز واسط و مطالعات صورت گرفته در جهت پیش¬بینی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت¬ها انجام خواهد شد. سپس به بررسی تأثیر انواع آسیب¬های ساختاری نانولوله¬کربن تک جداره بر روی خواص مکانیکی آن پرداخته می¬شود. عیوب ساختاری نانولوله¬کربن در حین فرآیند رشد نانولوله¬کربن و همچنین به هنگام فرآیند عاملدار کردن نانولوله¬کربن به وجود می¬آید که به دو دسته عیوب جای خالی و عیوب استون-والز تقسیم می¬شوند. مدل المان محدود نانولوله¬کربن سالم، با استفاده از روش محیط پیوسته نانومقیاس ساخته شده، عیوب مذکور به صورت تصادفی از نظر توزیع و آرایش قرارگیری بر روی ساختار نانولوله¬کربن اعمال و در نهایت تأثیر آنها بر روی خواص مکانیکی نانولوله¬کربن بررسی می¬گردد. نتایج نشان می‌دهدکه تاثیر آسیب استون-والز به مراتب کمتر از آسیب جای خالی می‌باشد. سپس تأثیر فاز واسط بر روی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت¬های حاوی نانولوله¬کربن بررسی می‌گردد. ارتباط میان نانولوله¬کربن و رزین اطراف، به طور طبیعی از طریق نیروهای غیرپیوندی و ضعیف وان¬در¬والس و الکترواستاتیک می¬باشد. در برخی موارد، جهت افزایش استحکام این ناحیه، نانولوله¬کربن را عاملدار کرده و پیوندهای کوالانسی میان اتم¬های نانولوله¬کربن و رزین ایجاد می¬کنند. در این تحقیق با استفاده از روش محیط پیوسته و روابط مایکرومکانیک، سفتی فاز واسط میان هر دو نوع نانولوله سالم و عیبدار و رزین اطراف بدست می‌آید. نتایج بدست آمده حاکی از این واقعیت است که عاملدار کردن نانولوله¬کربن در مقیاس مایکرو به صورت مشخص به علت ایجاد تخریب در ساختار اتمی نانولوله¬کربن، باعث کاهش خواص المان حجمی معرف در مقیاس مایکرو می¬گردد. کلمات کلیدی: نانولوله¬کربن، آسیب¬های ساختاری، مدل المان محدود، مدول یانگ، تحلیل تصادفی
- Abstract
- In this study, two main goals is investigated. The first goal is to investigate the influence of structural defects on the mechanical properties of single-walled carbon nanotubes (CNT). Two different types of the structural defects called Stone-Wales and vacancy defect are studied. While the former is categorized under the process-induced defect and it appears during the growth process of CNT, later is caused when chemical functionalization is applied to CNT for fabrication carbon nanotube reinforced polymer providing better bonding between CNT and surrounding polymer. The number of broken C-C bonds, distributions and their orientations are all taken into account as random variables accounting for full stochastic analysis. The finite element model of the CNT is built using nano-scale continuum mechanics approach and then structural defects are applied randomly to the CNT. The results revealed that the importance of vacancy defect is considerably higher than that of Stone-Wales defects. A detailed study is carried out on the topology of the defects. Then the effects of interphase on the mechanical properties of nanocomposites containing CNT is investigated. Naturally, The interaction between the resin and the CNT is through weak van der Waals and electrostatic forces. Functionalization of CNT create the strong covalent bonds between CNT and resin atoms. In this study by using the continuum modeling and Micro-mechanic equations, the stiffness of interphase between healthy/defected CNT and the resin is obtained. The results shows this fact that functionalization of CNT due to the destruction of the atomic structure of CNT reduce the RVEs modulus in micro-scale. Keywords: Carbon nanotube; Structural defect; Finite element modeling; Young’s modulus; Stochastic analysis
