توصيفگر ها :
نانوكامپوزيت , نانوذرات سيليس , نانوذرات اكسيد روي , عبور نور , كامپوزيت الياف شيشه-اپوكسي
چكيده فارسي :
كامپوزيتهاي پليمري تقويت شده با الياف داراي مزاياي زيادي هستند، بااينحال پايداري آن از نظر دوام طولانيمدت هنوز يك مسئله است؛ بنابراين، كار حاضر باهدف اصلاح تركيبات كامپوزيت الياف شيشه-اپوكسي بهمنظور عدم عبور نور از آن با استفاده از نانوذرات بر خواص مكانيكي و اپتيكي كامپوزيتها است. پراكندگي همگن نانو سيليس و اكسيد روي در رزين اپوكسي با همزن مكانيكي و حمام فراصوت انجام شد. خواص مكانيكي كامپوزيتهاي تهيه شده با آزمون كششي و خواص نوري مطابق با استانداردهاي ASTM مورد تجزيه وتحليل قرار گرفت. علاوه بر اين، تجزيه وتحليل مورفولوژيكي سطوح شكسته نمونهها پس از آزمايشهاي مكانيكي نيز توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي انجام شد. مشخص شد كه استحكام كششي كامپوزيت الياف شيشه - اپوكسي با افزايش نانوذرات سيليس، كاهش پيدا كرد و مدول نانوكامپوزيت افزايش يافت. نانوكامپوزيت حاوي 5% نانوذره سيليس، مدول آن نسبت به ساير نانوكامپوزيتها افزايشيافته است و استحكام كاهش يافته است. افزودن نانوذرات اكسيد روي به كامپوزيت باعث بهبود استحكام در 1% وزني و بهبود مدول در 5% وزني شد. علاوه بر اين، با بررسي خواص عبور نور نانوكامپوزيتها در دو ناحيه فرابنفش و مرئي مشخص شد نانوكامپوزيت با 10% وزني نانوذره سيليس و نانوكامپوزيت با 10% وزني نانوذره اكسيد روي، كمترين درصد عبور نور را داشتهاند. با مقايسه خواص دو نوع نانوذره، نانوذره اكسيد روي خواص مكانيكي و نوري بهتري را در كامپوزيت ارائه داده است. با بررسي اثر ضخامت بر عبور نور، مشخص شد با افزايش ضخامت عبور نور كاهش پيدا ميكند و در نانوكامپوزيت حاوي نانوذره سيليس اين كاهش سريع تر ازاكسيد روي بوده است. با بررسي ضخامت و نوع نانوذره، در درصدهاي بالا، نانوذره سيليس بخاطر توزيع خوب بهتر در كامپوزيتها عمل كرده است.
چكيده انگليسي :
Composite materials, particularly glass-epoxy composites, have gained attention due to their mechanical and optical properties. However, the long-term stability and durability of these materials still pose a challenge. The aim of this research was to enhance the mechanical and optical properties of glass-epoxy composites by modifying the formulations using silica and zinc oxide nanoparticles. In this study, silica and zinc oxide nanoparticles were homogeneously dispersed in epoxy resin using mechanical stirring and ultrasonic bath techniques. The mechanical properties of these composites were evaluated through tensile testing, while their optical properties were assessed according to ASTM standards. Additionally, the morphological analysis of the fractured surfaces of the samples after mechanical testing was conducted using scanning electron microscopy.
The results indicated that with an increase in silica nanoparticles, the tensile strength of the glass-epoxy composite decreased, while the modulus of the nanocomposite increased. The nanocomposite containing 5% silica nanoparticles exhibited the highest modulus and the lowest strength compared to other samples. In contrast, the addition of zinc oxide nanoparticles at a concentration of 1% by weight improved strength, while at 5% by weight it enhanced the modulus. In the examination of light transmission properties, it was found that the nanocomposite containing 10% by weight of silica nanoparticles and the nanocomposite containing 10% by weight of zinc oxide nanoparticles had the lowest percentage of light transmission. A comparison of the properties of the two types of nanoparticles showed that zinc oxide nanoparticles performed better in improving the mechanical and optical properties of the composites.
Furthermore, by investigating the effect of thickness on light transmission, it was observed that with an increase in thickness, light transmission decreased, and in the silica nanoparticle-containing nanocomposite, this decrease occurred more rapidly than in the zinc oxide nanoparticle-containing one. Ultimately, the results demonstrated that silica nanoparticles, due to their good distribution at higher percentages, had better performance in the composites. Overall, this research highlights the positive impact of nanoparticles on the mechanical and optical properties of glass-epoxy composites and confirms the potential for utilizing these nanoparticles to enhance the performance of these materials.