جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای حمیدرضا آرش پور)

موضوع: ساخت و ارزیابی عملکرد کامپوزیت‌های زمینه پلیمری با خواص خودروان‌کاری همزمان جامد- مایع با استفاده از الیاف توخالی

ارائه دهنده: حمیدرضا آرش پور

استادان راهنما: دکتر صالح اکبرزاده، دکتر رضا جعفری ندوشن

استادان مشاور: دکتر حسین فشندی، دکتر علیرضا علافچیان

استادان داور: دکتر مهدی جوانبخت، دکتر محمد سیلانی

چیکده:

کامپوزیت‌های زمینه پلیمری دسته مهمی از مواد مهندسی هستند که با توجه به امکان کنترل خواص و مهندسی‌کردن ساختارشان، کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارند. مقابله با پدیده سایش که یکی از عوامل اصلی تخریب و استهلاک قطعات صنعتی محسوب می‌شود، امری ضروری است. استفاده از علم تریبولوژی به طراحی و ساخت کامپوزیت‌های مقاوم در برابر سایش منجر شده است. توسعه مواد مرکب خودروان‌کار از تازه‌ترین فعالیت‌های این حوزه به‌شمار می‌رود که باعث جلوگیری از اتلاف انرژی و افزایش راندمان عملکرد می‌شود. بهبود رفتار سایشی رزین اپوکسی به‌عنوان یکی از پلیمرهای پرکاربرد صنعتی از طریق ساخت کامپوزیت‌های خودروان‌کار، محور اصلی این پژوهش است. تولید دو نوع کامپوزیت حاوی بی‌بافت از میکروالیاف توپر و میکروالیاف با ساختار پوسته و مغزی، شیوه انتخابی برای دست‌یابی به خاصیت خودروان‌کاری است. با استفاده از فرآیند الکتروریسی هم‌محور، الیاف با مغزی روغن و پوسته از جنس پلی‌استایرن به‌همراه 2 درصد وزنی نانوذرات گرافیت تولید شد. قرارگیری چنین الیافی نزدیک سطح کامپوزیت، سبب تخریب جزئی پوسته الیاف در مقابل سایش و راه‌یابی روغن به ناحیه تماس می‌شود. نانوذرات گرافیت با هدف ایجاد خاصیت روان‌کاری جامد، در پوسته الیاف حضور دارند. بنابراین چنین کامپوزیتی خاصیت روان‌کاری جامد و مایع را به‌طور همزمان خواهد داشت. میکروالیاف توپر از جنس پلی‌استایرن و نانوذرات گرافیت نیز با فرآیند الکتروریسی ساخته شد. با توجه به اینکه سایش یک پدیده سطحی است، میکروالیاف تولیدی روی سطح نمونه‌ها و الیاف کربن با هدف بهبود خواص مکانیکی در عمق کامپوزیت‌ها قرار گرفت. پس از تولید دو نوع میکروالیاف موردنظر، فرآیند ساخت کامپوزیت‌ها با روش نفوذ در خلأ انجام شد. آزمون سایش پین روی دیسک برای ارزیابی تجربی رفتار تریبولوژیکی سه ماده اپوکسی خالص، کامپوزیت حاوی الیاف توپر و کامپوزیت حاوی الیاف با مغزی روغن، انجام شد. برای مقایسه رفتار این سه نوع ماده، آزمون سایش در دو نیروی 15 و 30 نیوتن، دو سرعت 0/1 و 0/2 متر بر ثانیه و مسافت 500 متر گرفته شد. برای اطمینان از تکرارپذیری نتایج، هر آزمون سه بار تکرار گردید. طبق نتایج بدست‌آمده، ضریب اصطکاک و نرخ سایش کامپوزیت حاوی الیاف با مغزی روغن به‌طور محسوس از سایر نمونه‌ها کمتر است. میانگین ضریب اصطکاک کامپوزیت حاوی الیاف توپر، کمتر از اپوکسی خالص است. درحالی‌که نرخ سایش این دو ماده، تفاوت چندانی ندارد. مثلاً میانگین ضریب اصطکاک در نیروی 15 نیوتن و سرعت 0/2 متر بر ثانیه برای اپوکسی خالص، کامپوزیت با الیاف توپر و کامپوزیت حاوی الیاف دارای مغزی روغن به‌ترتیب معادل 0/26، 0/17 و 0/07 بدست آمد. میانگین نرخ سایش برای این مواد در همان شرایط آزمون نیز معادل 4-10×2/98، 4-10×3/09 و 4-10×1/48 میلی‌متر مکعب بر نیوتن‌متر بدست آمد. بنابراین حضور روغن در مغزی الیاف و نقش‌آفرینی به‌عنوان روان‌کار مایع باعث بهبود رفتار تریبولوژیکی نمونه شده که نتیجه‌ای مطابق انتظار است. حضور نانوذرات گرافیت در ساختار الیاف نیز باعث کاهش ضریب اصطکاک شده است. عملکرد مناسب کامپوزیت حاوی الیاف با مغزی روغن در بارگذاری و سرعت لغزش سبک، نتیجه امیدبخشی برای ادامه مسیر این پژوهش و استفاده از ایده مشابه جهت ساخت قطعات صنعتی پلیمری مقاوم در برابر سایش است.

کلمات کلیدی: کامپوزیت خودروان‌کار، تریبولوژی، اپوکسی، الکتروریسی هم‌محور، الیاف با مغزی روغن