جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای امید اسلامی)
موضوع: بررسی خواص چقرمگی شکست در مودهای ترکیبی میکرو/نانوکامپوزیت های پلیمری هیبرید پایه ترموست تقویت شده با فاز ترموپلاستیک با خواص خودترمیم در تحریک حرارتی
ارائه دهنده: امید اسلامی
استادان راهنما: دکتر مهدی کاروان – دکتر محمد مشایخی
استادان داور: دکتر محمدرضا فروزان – دکتر محمد سیلانی
چکیده:
با توسعه علم نانو و باتوجه به اینکه نانو مواد دارای ویژگی‌هایی از جمله ابعاد کوچک و در نتیجه عیوب کمتر، خواص ذاتی فیزیکی و مکانیکی منحصر به‌فرد هستند به‌عنوان تقویت‌کننده‌های کامپوزیت‌های پلیمری استفاده شدند. این مواد با قرار گرفتن در تنش‌های محیطی و یا به‌کارگیری مواد پلیمری در کاربردهای سازه‌ای، برای مدت طولانی و با قابلیت اطمینان بالا و همچنین در اثر عامل‌هایی همچون مکانیکی، شیمیایی، حرارتی، پرتو و یا ترکیبی از این عامل‌ها مستعد ریزترک می‌شوند که این نقص باعث کاهش خواص مکانیکی، از بين رفتن دوام و عمر مفید این مواد و در نهایت منجر به خرابی و شکست قطعه می‌شود. ترمیم این نقایص، مهمترین مساله برای کامپوزیت‌های زمینه پلیمری در ساختارهای پیشرفته است. تخریب در نواحی داخلی کامپوزیت‌ها تنها از طریق آزمون‌های غیرمخرب مانند رادیوگرافی، امواج مافوق صوت و افزودنی‌ها و تقویت‌کننده‌هایی که به همین منظور به زمینه پلیمری اضافه می‌شوند، مشخص می‌گردد اما استفاده از این دستگاه‌ها در هر مکانی مقدور نیست و حتی اگر بررسی‌ها و تشخیص به درستی انجام شود همواره عملی بودن ترمیم ممکن نیست و موجب هزینه‌های گزافی برای صنعت‌کاران می‌شود به‌همين دليل مهندسان با الهام گرفتن از خودترمیمی طبیعی به ترمیم مواد مختلف از جمله کامپوزیت‌ها پرداخته‌اند. اما استفاده از مکانیزم‌های خودترمیمی مستلزم مواد پایه پرهزینه و مراحل ساخت متعدد و زمان‌بر بوده که صرف‌نظر از این مهم که این تحقیقات تاکنون هنوز در مرحله اولیه توسعه و به‌کارگیری تجاری خود هستند، در خصوص طراحی و ساخت سازه‌های مکانیکی مطابق با کاربردهای یاد شده، این روش‌ها مقرون به‌صرفه زمانی و مالی نیستند. از طرف دیگر، معرفی فرمولاسیون جدیدی در ساخت سازه‌ها و قطعات خودترمیم که بتوان قطعات خودترمیم با فناوری جدید را با رویکرد قابلیت تولید با مقیاس بالا باتوجه به صرفه اقتصادی معرفی کرد از ضرورت‌های توسعه تحقیقات و کاربرد این دسته از مواد است. همچنین اغلب مطالعات به بررسی خواص خودترمیمی زیستی یا ظاهری و بصری نمونه‌ها پرداخته، در حالیکه در طراحی و ساخت اجزای مکانیکی توسط کامپوزیت‌ها، مبحث خواص مکانیکی و پاسخ مکانیکی نمونه‌ها و قطعات به ویژه خواص ضربه‌پذیری و چقرمگی شکست آن‌ها نقش کلیدی در توسعه محصولات کاربردی این زمینه دارد. از دیگر مسائل موجود در حوزه کامپوزیت‌های خودترمیم عدم اشاره کافی و وجود تحقیقات وسیع در خصوص خواص چقرمگی شکست در حالت‌های ترکیبی و به‌طور مشخص مقادیر ضریب شدت تنش است در حالیکه در بسیاری از کاربردهای کامپوزیت‌های خودترمیم نظیر آنچه در ایمپلنت‌های استخوانی یا سازه‌ای دیده می‌شود، نمونه‌ها و یا قطعات تحت بارهای کششی و یا برشی همزمان قرار گرفته که اینچنین تحقیقاتی مطابق با دانش پیشین در این زمینه تاکنون گزارش نشده است. برای این پژوهش سعی شد از مواد متداول و به‌صرفه اقتصادی استفاده شود و مکانیزم ترمیم به‌صورتی باشد که نیازمند هزینه‌های بالای تولید سایر روش‌ها نگردد لذا در این پژوهش از کامپوزیت‌های پلیمری زمینه پلی‌استر با تقویت‌کننده میکرو پلی‌وینیل‌کلراید استفاده شد که هدف از اضافه نمودن پلی‌وینیل‌کلراید در این پژوهش اثر ترمیم در کامپوزیت است. بازده ترمیم در خواص مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی شکست حالت ترکیبی با اضاضه شدن پلی‌وینیل کلراید افزایش یافت. اما برای افزایش خواص مکانیکی و همچنین انتقال حرارت در این کامپوزیت از میکروذرات دوده سیاه و نانوصفحه گرافیت استفاده شد و مشخص گردید در خواص چقرمگی شکست و ضربه‌پذیری، دوده سیاه اثر تقویت‌کنندگی ایجاد کرده است اما در خواص کششی و خمشی نانوصفحات گرافیت تاثیر بهتری بر تقویت کامپوزیت‌ها گذاشته است و همچنین با توجه به اثر انتقال حرارتی، اثر مفیدی در بازده ترمیم گذاشتند.