Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hình dáng của tác nhân va chạm băng và phản ứng va chạm băng của các vật liệu composite lá được gia cố bằng các nanomaterial khác nhau: một phương pháp thí nghiệm
Tóm tắt
Nghiên cứu này trình bày phản ứng của các vật liệu composite lá từ sợi thủy tinh vân twill cùng epoxy được tăng cường bằng các nanomaterial khác nhau (0.5 wt%) khi chịu tác động của băng ở tốc độ cao. Các đặc tính cơ học và hiệu suất chịu va chạm băng của các mẫu đã được đánh giá dựa trên các nanomaterial khác nhau. Tác động của các ống nanotube carbon chức năng amine (AFCNTs) lên hành vi chịu va chạm băng đã được nghiên cứu. Để điều tra tác động của phương pháp chế tạo các tấm composite lá nano-graphite-epoxy, phương pháp lắp đặt tay và quá trình tiêm chân không (VIP) đã được áp dụng, và độ bền va chạm băng của các tấm composite lá đã được đo bằng các thử nghiệm va chạm băng ở tốc độ cao (138 m/s). Phương pháp VIP dẫn đến sự phân bố không phù hợp của nanomaterial vào nhựa epoxy, do đó phương pháp lắp đặt tay đã được chọn để chế tạo các tấm lá gia cố bằng nanomaterial. Hơn nữa, một tác nhân va chạm băng hình trụ nặng 9.2 g với các đầu phẳng, bán cầu và hình nón đã được chế tạo để điều tra ảnh hưởng của hình dạng đầu tác nhân va chạm băng trong cùng một mức năng lượng (96.7 J). Các chế độ thất bại và khu vực hư hỏng đã được báo cáo cho tất cả các mẫu. Kính hiển vi điện tử quét đã được sử dụng để mô tả hình thái của nanomaterials trên các tấm composite lá. Kết quả cho thấy rằng sự hình thành hư hỏng trong các mẫu phụ thuộc vào loại nanomaterial được sử dụng. Kết luận rằng các ống nanotube carbon nhiều lớp cải thiện phản ứng chịu va chạm băng bằng cách hạn chế diện tích hư hỏng ở các tấm composite lá. Sự suy giảm đáng kể trong khả năng hấp thụ năng lượng của mẫu có AFCNTs đã được quan sát dưới tác động va chạm băng. Tác động băng hình nón cho thấy mức độ hư hỏng thấp hơn so với tác động băng hình bán cầu và phẳng.
Từ khóa
#composite lá #sợi thủy tinh #epoxy #nanomaterial #va chạm băng #ống nanotube carbon #nghiên cứu thực nghiệmTài liệu tham khảo
Dolati Sh, Fereidoon A, Sabet AR (2014) Experimental investigation into glass fiber/epoxy composite laminates subjected to single and repeated high-velocity impacts of ice. Iran Polym J23:477–486
Zamani M, Fereidoon A, Sabet AR (2012) Multi-walled carbon nanotube-filled polypropylene nanocomposites: high velocity impact response and mechanical properties. Iran Polym J21:887–894
Kara M, Kırıcı M, Caner Tatar A, Avcı A (2018) Impact behavior of carbon fiber/epoxy composite tubes reinforced with multi-walled carbon nanotubes at cryogenic environment. Compos B 145:145–154
Taraghi I, Fereidoon A, Taheri-Behrooz F (2014) Low-velocity impact response of woven Kevlar/epoxy laminated composites reinforced with multi-walled carbon nanotubes at ambient and low temperatures. Mater Des 53:152–158
Ghasemi AR, Mohammadi Fesharaki M (2018) Effect of carbon nanotube on cured shape of cross-ply polymer matrix nanocomposite laminates: analytical and experimental study. Iran Polym J 27:965–977
Ghasemi AR, Mohandes M, Dimitri R, Francesco T (2019) Agglomeration effects on the vibrations of CNTs/fiber/polymer/metal hybrid laminates cylindrical shell. Compos B 167:700–716
Shokrieh M, Ghoreishi S, Esmkhani M, Zhao Z (2014) Effects of graphene nanoplatelets and graphene nanosheets on fracture toughness of epoxy nanocomposites. Fatigue Fract Eng Mater Struct 37:1116–1123
Seifoori S, Hajabdollahi H (2015) Impact behavior of single-layered graphene sheets based on analytical model and molecular dynamics simulation. Appl Surf Sci 351:565–572
Yue H, Yao L, Gao X, Zhang S, Guo E, Zhang H, Lin X, Wang B (2017) Effect of ball-milling and graphene contents on the mechanical properties and fracture mechanisms of graphene nanosheets reinforced copper matrix composites. J Alloy Compd 691:755–762
Natsuki T, Natsuki J (2018) Transverse impact analysis of double-layered graphene sheets on an elastic foundation. Int J Eng Sci 124:41–48
Siddiqui NA, Woo RS, Kim JK, Leung CC, Munir A (2007) Mode I interlaminar fracture behavior and mechanical properties of CFRPs with nanoclay-filled epoxy matrix. Compos Part A 38:449–460
Megahed AAE-W, Megahed M (2017) Fabrication and characterization of functionally graded nanoclay/glass fiber/epoxy hybrid nanocomposite laminates. Iran Polym J 26:673–680
Ávila FA, SilvaNeto A, Junior H (2011) Hybrid nanocomposites for mid-range ballistic protection. Int J Impact Eng 38:669–676
Avila FA, Soares M, Silva Neto A (2017) A study on nanostructured laminated plates behaviour under low-velocity impact loadings. Int J Impact Eng 34:28–41
Mylsamy B, Palaniappan SK, Subramanic SP, Pal SK, Aruchamy K (2019) Impact of nanoclay on mechanical and structural properties of treated Coccinia indica fibre reinforced epoxy composites. J Mater Res Tech 8:6021–6028
Heydari-Meybodi M, Saber-Samandari S, Sadighi M (2017) Experimental dynamic analysis of polymer-based nanocomposite beams under low-velocity impact loading. Iran Polym J 26:929–940
Ahmad T, Reza SS, Aleem E, Kamran M, Manzoor U, Ahmad R, Mukhtar S (2017) Improvement in mechanical and thermal properties of unsaturated polyester- based hybrid composites. Iran Polym J 26:305–311
DolatiSh FA, Sabet AR (2013) Damage assessment in glass fiber-epoxy matrix composite under high velocity impact of ice. JUFGNSM 46:47–54
DolatiSh FA, Sabet AR (2014) Hail impact damage behaviors of glass fiber reinforced epoxy filled with nanoclay. J Compos Mater 48:1241–1249
Chaimattayampol N, Park D (2008) Novel putty-wash impression technique. Prosthodontics 53:18–19
Combescure A, Chuzel-Marmot Y, Fabis J (2011) Experimental study of high-velocity impact and fracture of ice. Int J Solids Struct 48:2779–2790
The National Instiutes of Health, USA, ImageJ 1.8.0_112 (2012) Java-based image processing programm. https://rsbweb.nih.gov
Collins T (2007) ImageJ for microscopy. Biotechniques 43:S25–S30
Liang JZ, Du Q, Tsui GCP, Tang CY (2016) Tensile properties of graphene nano-platelets reinforced polypropylene composites. Compos B 95:166–171
Domun N, Hadavinia H, Zhang T, Sainsbury T, Liaghat GH, Vahid S (2015) Improving the fracture toughness and the strength of epoxy using nanomaterials: a review of the current status. Nanoscale 23:10294–10329