نام پژوهشگر: فرشته حسین آبادی

بررسی مکانیزم تغییرشکل و شکست فیلم نانوکامپوزیت پایه پلی اتیلن تقویت شده با نانوذرات کربنات کلسیم در آزمون فروروی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه فردوسی مشهد 1389
  فرشته حسین آبادی   محمد مزینانی

هدف اصلی از انجام این تحقیق، بررسی مکانیزم تغییرشکل و شکست فیلم نانوکامپوزیت پایه پلی اتیلن تقویت شده با نانوذرات کربنات کلسیم در آزمون فروروی بوده است. به این منظور، لایه های نازک پلی اتیلن خالص و نانوکامپوزیت با 5/2، 5، 5/7 و 10 درصد وزنی نانوذرات کربنات کلسیم، با ضخامت 2/0 میلیمتر به روش قالبگیری فشاری آماده شدند. آزمون فروروی به وسیله دستگاه تست کشش مدل zwick z250، مطابق با استاندارد astmf1306-90 و توسط فرورونده ای با زاویه فروروندگی ?30 ، با سرعت نفوذ mm/min 10 صورت گرفت. به منظور بررسی رفتار پارگی و ناحیه تغییرشکل مومسان ایجاد شده حین آزمون فروروی در نمونه های پلی اتیلنی و نانوکامپوزیت های آن، از میکروسکوپ نوری و برای تعیین مکانیزم های موثر در تغییرشکل و پارگی این نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج آزمایشات نشان دادند که با افزایش درصد وزنی نانوذرات کربنات کلسیم در نمونه های نانوکامپوزیتی تا 5 درصد وزنی، نیروی لازم برای نفوذ اولیه فرورونده، حداکثر نیروی مقاوم و کار لازم برای ایجاد و اشاعه پارگی افزایش یافت. همچنین، ناحیه تغییرشکل مومسان تشکیل شده در اطراف سوراخ ناشی از نفوذ فرورونده، با افزایش درصد وزنی نانو ذرات پرکننده تا 5 درصد وزنی، افزایش یافت. از طرفی، با افزایش درصد وزنی نانو ذرات به بیش از 5 درصد وزنی، احتمال آگلومره شدن آن ها افزایش یافته و درنتیجه، نیروی لازم برای نفوذ اولیه فرورونده و حداکثر نیروی مقاوم در برابر اشاعه پارگی کاهش یافتند. متناظر با کاهش حداکثر نیروی مقاوم در برابر اشاعه پارگی، نمودار نیرو-جابجایی افت نموده و کار لازم برای ایجاد و اشاعه پارگی کاهش یافت. در نتیجه آگلومره شدن نانوذرات در نمونه های 5/7 و 10 درصد وزنی کربنات کلسیم، ترک حاصل از پارگی به سهولت ایجاد و گسترش یافته و این منجر به کاهش کار لازم برای ایجاد و اشاعه پارگی گردید.