علوم و فناوری کامپوزیت
سال:1397 | دوره:5 | شماره:4 |تعداد مقالات:16

لوله های کامپوزیتی در طول استقرار در محل یا کارکرد، ممکن است تحت بارهای ضربه ای شبه استاتیکی قرار گیرند. با تعیین خواص ضربه ای لوله های کامپوزیتی و بهره گیری از آن ها در فرایند طراحی، صحت رفتار این سازه ها در شرایط بارگذاری شبه استاتیکی تضمین می شود. در پژوهش حاضر، به بررسی تاثیر تغییر پارامترهایی نظیر قطر لوله، چگالی الیاف، زاویه چیدمان الیاف و افزودن فوم بر رفتار لوله های کامپوزیتی شیشه/اپوکسی تحت بارگذاری شبه استاتیکی محوری پرداخته شده است. نمودار نیرو-جابجایی برای تمام آزمایش ها استخراج و با نمودار سایر آزمایش ها مقایسه شد. همچنین میزان جذب انرژی ویزه در هر آزمایش برای تمام نمونه ها محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد تغییر پارامترهای ذکر شده بر میزان جذب انرژی ویژه لوله های کامپوزیتی موثرند. به طوری که با افزایش قطر داخلی نمونه و چگالی الیاف به کار رفته برای ساخت نمونه، انرژی جذب شده ویژه نیز افزایش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که فوم با چگالی 700 Kg⁄ m^3، تاثیر کمی بر میزان تحمل نیروی وارده داشت که این مسئله باعث کاهش نسبتا کم جذب انرژی ویژه نمونه ها شد. ولی با افزایش چگالی فوم تا 1400 Kg⁄ m^3، هم مقاومت نمونه در مقابل بارگذاری صورت گرفته و هم میزان جذب انرژی ویژه افزایش پیدا کرد. از پژوهش حاضر این مسئله نیز روشن شد که برای نمونه های با چگالی الیاف 400 گرم بر مترمربع و زاویه چیدمان [± 45]، مود له شدگی به شکل مود تا شدگی با الگوی خاص بود که شبیه تخریب نمونه های فلزی گزارش شده توسط سایر محققان می باشد.

در این تحقیق، خواص مکانیکی و ریزساختار نانوکامپوزیت آلومینیوم 7068 تقویت شده با 1، 2، 3 و 5 درصد نانوذرات کاربید سیلسیم (SiC) تولید شده به روش ریخته گری گردابی با کمک حباب زائی مافوق صوت بررسی شد. جهت اختلاط مناسب آلیاژ و نانوذرات از دستگاه مافوق صوت مجهز به سیستم خنک کننده با توان 2000 وات استفاده شد. همچنین برای مطالعات ریزساختاری، میکروسکوپ الکترونی روبشی بکار گرفته شد. مطالعات ریزساختاری نانوکامپوزیت نشان داد که حضور نانوذرات SiC باعث کاهش اندازه دانه می شود. اما در درصدهای بالای نانوذرات SiC (5% وزنی)، کاهش محسوسی در اندازه دانه ایجاد نمی شود. همچنین حضور نانوذرات و کاهش اندازه دانه، افزایش چشمگیر سختی نانوکامپوزیت را به همراه دارد. البته در درصدهای بالای نانوذرات SiC (5% وزنی)، این ذرات در مرزدانه ها کلوخه ای شده و باعث کاهش سختی کامپوزیت می شوند. نانوکامپوزیت تقویت شده با 3% وزنی نانوذرات، سختی 155 برینل را نشان داد که بهینه ترین درصد نانوذرات SiC می باشد. با توجه به نتایج سختی نمونه اولیه و نانوکامپوزیت با 3 درصد وزنی SiC، 24 درصد افزایش سختی مشاهده می شود.

پوسته های مشبک کامپوزیتی به دلیل خواص منحصربفردشان یکی از سازه های پرکاربرد در صنایع هوایی، دریایی و خودروسازی می باشد. هدف تحقیق حاضر، تحلیل تجربی و عددی ارتعاشات آزاد پوسته استوانه ای کامپوزیتی ساندویچی با هسته لوزی شکل می باشد. برای ساخت این پوسته ها، از قالب سیلیکونی، روش رشته پیچی و لایه چینی دستی استفاده شد. پوسته تقویت شده مشبک و پوسته ساده ساخته شده و سپس با چسباندن این دو بخش بهم، پوسته ساندویچی با شبکه لوزی شکل ایجاد می شود. نمونه های ساخته شده تحت آزمایش آنالیز مودال قرار گرفته و فرکانس های طبیعی ارتعاشی استخراج شده است. از مقایسه ی نتایج تجربی و عددی به دست آمده از نرم افزار آباکوس، مشاهده شد که انطباق مناسبی بین آن ها وجود دارد. با استفاده از روش تاگوچی یک مطالعه پارامتری روی اثر تغییرات 6 پارامتر، شامل تعداد جفت ریب، ضخامت ریب، تعداد سلول واحد، ضخامت پوسته، چیدمان لایه ها و شرایط مرزی بر رفتار ارتعاشی پوسته ساندویچی با هسته لوزی شکل انجام شده است. نتایج نشان می دهد، فرکانس طبیعی پوسته ساندویچی استوانه ای بیشترین حساسیت را نسبت به شرایط مرزی و ضخامت پوسته داشته و کمترین حساسیت را نسبت به ضخامت ریب و چیدمان لایه ها دارد. همچنین به جهت بررسی کارایی پوسته ساندویچی، فرکانس طبیعی پوسته ساندویچی با شبکه لوزی شکل با پوسته ساده معادل در شرایط مرزی مختلف مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد فرکانس طبیعی پوسته ساندویچی با شبکه لوزی شکل در حالت شرط مرزی آزاد، 176% و در حالت شرط مرزی گیردار، 34% نسبت به پوسته ساده معادل بیشتر است.

در این مقاله به مطالعه استحکام لایه ای در کامپوزیت آلومینیوم AA1050 و فولاد SS 316 تولید شده به روش فرآیند اتصال نورد تجمعی پرداخته شده است. نمونه های فرآیند نورد تجمعی به منظور بررسی استحکام لایه کنی و برشی تحت آزمون کشش تک محور در جهت نورد قرار گرفتند. استحکام لایه ای در هر نمونه اندازه گیری و نتایج حاصل از آزمایش ها با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد که استحکام در برش لایه ای نسبت به لایه کنی بیشتر بوده است؛ همچنین پس از انجام 5 پاس فرآیند نورد تجمعی، ریز ساختار ورق مشاهده شد. به منظور بررسی استحکام نمونه ها طی پاس های مختلف فرآیند، آزمون های کشش انجام شدند که نتایج، به طور کلی بیانگر افزایش استحکام بودند. مطالعات بعدی بر روی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مقاطع شکست نمونه های حاصل نشان داد که با افزایش پاس های فرآیند، ضخامت لایه های فولاد کمتر گشته تا این لایه ها در پاس 3 به پارگی رسیدند. در ادامه تغییرات سختی در راستای ضخامت ورق، در پاس های متوالی مطالعه شدند. نتایج حاکی از آن بودند که در پاس 2 افزایش سختی چشمگیر بوده است.

در این مقاله رفتار الکترومکانیکی کامپوزیت های هیبریدی تقویت شده با فیبر فازی حاوی نانولوله ی کربنی بررسی می شود. از یک مدل میکرومکانیکی سلول واحد و روابط ساختاری کوپل الکترومکانیکی برای به دست آوردن ثابت های الاستیک و الکتریکی کامپوزیت هیبریدی استفاده می شوند. این کامپوزیت های هیبریدی از فیبر پیزوالکتریک و نانولوله ی کربنی یه عنوان فاز تقویت و زمینه پلیمری ساخته شده است. فیبرهای پیزوالکتریکی با نانولوله های کربنی که در جهت شعاعی هم راستا شده اند پوشانده می شوند. یک ناحیه فاز میانی بین نانولوله ی کربنی و پلیمر به علت فعل و انفعالات بین نانولوله و زمینه پلیمری در نظر گرفته می شود. تاثیرات درصد حجمی و اندازه نانولوله ی کربنی بر خواص نهایی کامپوزیت هیبریدی بررسی شده است. این تاثیرات در جهت عرضی به علت هم راستا شدن نانولوله های کربنی در جهت شعاعی فیبر کربن قابل توجه است. با در نظر گرفتن PZT-7A به عنوان فیبر پیزوالکتریکی تقویت کننده، مطالعه ای بر روی خواص استحکام بخشی آن در مقایسه با PZT-5A انجام شده است تا یک کامپوزیت بهتری ساخته شود. با مقایسه مدل حاضر با یک مدل میکرومکانیکی دیگر، اعتبارسنجی مدل بررسی شده است. تطابق خوبی بین نتایج دو مدل میکرومکانیکی وجود دارد. هم چنین نتایج نشان می دهند که برای خواص الکترومکانیکی عرضی بهتر، استفاده کردن از نانولوله ی کربنی با قطر کمتر پیشنهاد می شود.

استفاده گسترده از سازه های لانه زنبوری به عنوان هسته سازه های ساندویچی در صنایع هوایی و امکان برخورد اجسام کوچک با سرعت های بالا به این سازه ها، بیانگر ضرورت مطالعه بر روی رفتار ضربه سرعت بالای سازه های لانه زنبوری است. در این مقاله با در نظر گرفتن وابستگی خواص سازه لانه زنبوری به نرخ کرنش بالا، به شبیه سازی المان محدود رفتار ضربه سرعت بالا و تعیین سرعت حد بالستیک این سازه ها در برخورد با پرتابه های سرنیمکره و سرتخت پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی موجود در منابع مقایسه شده است و سرعت حد بالستیک حاصل از مدل های عددی، انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. همچنین جهت بررسی اثر خواص وابسته به نرخ کرنش، سرعت حد بالستیک مدل های عددی در صورت عدم اعمال خواص وابسته به نرخ کرنش تعیین و با نتایج مدل های دارای اثرات وابسته به نرخ کرنش مقایسه شده است. مقایسه نتایج این دو حالت نشان می دهد که به کارگیری اثرات وابسته به نرخ کرنش موجب افزایش جذب انرژی به صورت انرژی اتلافی پلاستیک و انرژی اتلافی اصطکاکی می شود که دقت شبیه سازی عددی را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. از سوی دیگر در شبیه سازی برخورد پرتابه به سازه لانه زنبوری، مکانیزم های تخریب، و همچنین سطوح آسیب در جلوی لانه زنبوری، مشابه با نمونه های آزمایشگاهی مشاهده شده است. با این حال نحوه ساخت لانه زنبوری و ماهیت اتفاقی برخورد، موجب تفاوت سطوح آسیب در پشت لانه زنبوری شده است.

کامپوزیت ها انواع مختلف دارند که از جمله آن هاکامپوزیت ها با ساختار لایه ای می باشند که در آنها احتمال تورق تحت بار های اعمالی وجود دارد. کامپوزیت رزین فنولیک / الیاف شیشه از جمله کامپوزیت های پر کاربرد می باشد که احتمال تورق در آن زیاد است. در این پژوهش افزایش مقاومت این کامپوزیت در برابر تورق با کمک افزودنی پلیمری گرمانرم پلی وینیل بوتیرال (PVB) با مقادیر 1، 3، 5، 10 و phr 20 مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا پیش آغشته الیاف شیشه و رزین فنولی اصلاح شده تهیه شده، به منظور رسیدن به پخت جزئی، در شرایط دما-زمان معین قرار داده و میزان جریان یابی آن ها اندازه گیری شد. سپس با فرآیند قالب گیری فشاری از نمونه های با مقدار جریان یابی یکسان %10، نمونه های آزمون خمش تهیه شد. نتایج آزمون خمش سه نقطه ای نشان دادکه افزودن PVB در مقادیر مختلف موجب بهبود نسبی استحکام و مقاومت در برابر تورق شده که میزان آن تابع مقدار افزودنی است. افزودن PVB تا phr 3 موجب افزایش چقرمگی شکست تا %2/58 و بیشتر از phr 3 موجب کاهش آن شده، متوسط نیروی پیش برنده شکست نیز تنها در کامپوزیت حاوی phr 3 از PVB افزایش یافت. در این راستا میزان phr 3 از PVB به عنوان مقدار بهینه شناخته شد. بررسی مورفولوژی سطوح شکست با استفاده از SEM بیانگر ممانعت از رشد ترک در این کامپوزیت ها حتی در مقدار phr 1 می باشند.

در این پژوهش به بررسی ارتعاشات آزاد ورق دایروی از جنس مواد تابعی در تماس با سیال محدود و غیرقابل تراکم پرداخته شده است. ابتدا معادلات حاکم بر ورق دایروی بر اساس تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی یا تئوری میندلین با در نظر گرفتن اثرات اینرسی دورانی و نیروهای برشی استخراج شده است. برای تقریب جابجایی های ورق از توابع پذیرفتنی هارمونیک چبیشف همراه با توابع مرزی استفاده شده است. سپس معادلات حاکم بر نوسان سیال با بهره گیری از حل معادله لاپلاس پتانسیل سرعت و ارضای شرایط مرزی حاصل شده است. با استفاده از روش ریتز، فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ورق دایروی در تماس با سیال بر مبنای انرژی پتانسیل کمینه استخراج شده اند. در ادامه، تأثیر پارامترهای مختلف هندسی از قبیل نسبت ضخامت بر شعاع ورق، شرایط مرزی، چگالی سیال، نسبت کسر حجمی ماده تابعی و ارتفاع سیال روی فرکانس های طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور حصول اطمینان از نتایج به دست آمده از حل تحلیلی، فرکانس های طبیعی حاصل از ورق دایروی در تماس با سیال در حالت خاص ورق همگن آلومینیومی با نتایج حاصل از آزمایش تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است.

رزین وینیل استر به علت خواص خوب مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالا، در بسیاری از ساختار های کامپوزیتی و صنایع مختلف استفاده می شود. یکی از مهم ترین اهداف اضافه کردن تقویت کننده های نانومتری به زمینه های پلیمری افزایش مدول الاستیک و استحکام آن ها می باشد. نانو لوله کربنی به دلیل ساختار صلب و نسبت منظری می تواند به طور موثری در افزایش مدول الاستیک و سفتی زمینه پلیمری عمل کند. مهم ترین هدف کاربردی این پژوهش، دستیابی به توزیع مناسبی از نانو لوله های کربنی چند جداره دارای عامل کربوکسیل در رزین وینیل استر است به طوری که همزمان مدول الاستیک، استحکام کششی و میزان چقرمگی نانو کامپوزیت حاصل افزایش یابد. بر این اساس، نانوکامپوزیت هایی با شش درصد وزنی مختلف از نانوفیلر ساخته شد و نمونه های مربوطه تحت آزمون کشش قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می دهد که افزودن نانو لوله کربنی در درصد های پایین، تأثیر مثبت بر خواص مکانیکی پلیمر وینیل استر دارد به طوری که در 25/0 درصد وزنی نانو لوله کربنی چند جداره بهترین خواص مکانیکی حاصل گردید. در این حالت چقرمگی ماده 52 درصد، استحکام کششی 23 درصد و مدول الاستیک 14 درصد افزایش یافت. به منظور تایید نتایج آزمایشگاهی و بررسی جامع نقش نانو لوله کربنی در رفتار رزین وینیل استر، به وسیله میکروسکوپ الکترونی از سطح شکست نمونه های کامپوزیتی عکس برداری شد و مهم ترین مکانیزم های شکست مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین جهت ارائه یک مدل تئوری مناسب برای پیش بینی مدول الاستیک نانو کامپوزیت، نتایج آزمایشگاهی با مدل های تئوری موجود مقایسه گردید و یک ضریب تصحیح جدید بر اساس تئوری هرسچ و نتایج آزمایشگاهی جهت کاربرد های صنعتی آینده ارائه شد.

در این پژوهش به مطالعه کمانش استاتیکی پوسته استوانه ای کامپوزیتی تقویت شده با آلیاژ حافظه دار به صورت تجربی پرداخته شده است. سازه کامپوزیتی مورد نظر از جنس کربن اپوکسی می باشد که بصورت چهار لایه به روش رشته پیچی با دو لایه چینی مختلف +55˚ /-55˚ /SMA/+55˚ /-55˚ و +75˚ /-75˚ /SMA/+75˚ /-75˚ ساخته شده است، سیم های حافظه دار از نوع سوپرالاستیک انتخاب شده اند که در لایه میانی در دو حالت، با پیش کرنش 5% و بدون پیش کرنش چیده شده اند. کلیه آزمون های کمانش استاتیکی بر روی پوسته استوانه ای کامپوزیتی توسط دستگاه یونیورسال 2. 5 تنی، تحت فشار محوری با نرخ بارگذاری 0. 1mm/min انجام شده است. در آزمون کمانش نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با سیم های سوپرالاستیک و نمونه های بدون سیم، دو نوع شرایط مرزی بررسی شده است؛ یکی تکیه گاه دو سر گیردار و دیگری تکیه گاه دو سر مفصل. همچنین جهت استخراج خواص مکانیکی پوسته کامپوزیتی آزمون های استاندارد متعددی شامل آزمون کشش رزین، آزمون کشش مکانیکی حلقه نول، آزمون کشش نمونه های استاندارد کامپوزیتی تک جهته و آزمون کشش سیم حافظه دار سوپرالاستیک انجام شده است. نتایج آزمون های کمانش نشان می دهند وجود سیم حافظه دار سوپرالاستیک باعث افزایش ظرفیت تحمل بار بحرانی کمانش در پوسته کامپوزیتی می گردد. از سویی دیگر در لایه چینی با زاویه 75 درجه نسبت به 55 درجه، سازه کامپوزیتی بار کمانشی بیشتری تحمل می کند. همچنین در شرایط مرزی دو سر مفصل بار بحرانی کمانش بزرگتر از حالتی است که شرایط مرزی پوسته بصورت دو سر گیردار باشد.

در این پژوهش تاثیر روش پرکردن هسته های موجدار ذوزنقه ای شکل دو لایه، با فوم های پلی یورتان از نوع سخت با وزن سبک، مورد مطالعه قرار گرفته است. پنج نوع هسته موجدار از جنس آلمینیوم به صورت خالی و پر شده از فوم، تحت بارگذاری شبه استاتیکی به صورت، فشاری تک محوره قرار گرفته اند. در ادامه با استفاده از شبیه سازی عددی توسط نرم افزار آباکوس به بررسی پارامترهای ضربه پذیری، شامل جذب انرژی ویژه، بعنوان اهداف آزمایش پرداخته شده است. این نوع سیستم جاذب انرژی، می تواند در صنایع هوایی، کشتی سازی، خودروسازی، صنایع ریلی و آسانسورها جهت جذب انرژی ضربه مورد استفاده قرار گیرد. مقایسه ی نتایج حاصل از تحلیل عددی و آزمایشگاهی، نشان از همپوشانی بالا و تطابق خوب دو روش با هم دارد. نتایج تحلیل های اجزاء محدود و آزمایشگاهی نشان داد، که به کارگیری فوم در هسته، می تواند ظرفیت جذب انرژی را به صورت قابل ملاحضه ای افزایش دهد. نتایج نشان می دهد که افزایش ضخامت ورق هسته تا دو برابر، جذب انرژی ویژه را به میزان 509. 47٪ افزایش می دهد. نتایج آزمایش های محوری نشان داد که ظرفیت جذب انرژی ویژه در پانل ساندویچ تقویت شده با فوم در مقایسه با پانل توخالی، 91. 42٪ افزایش یافته است. همچنین، هسته دو لایه در پانل موجب افزایش جذب انرژی ویژه تا 81. 42٪ می شود. در انتها پارامترهای هندسی مناسب، و بهترین نمونه ها از لحاظ معیارهای در نظر گرفته شده با توجه به اهداف طراحی، معرفی می شوند.

منیزیم و آلیاژهای آن به عنوان سبک ترین فلز تجاری با نسبت استحکام به چگالی بسیار بالا، مورد توجه روزافزون قرار گرفته است. با این حال، خواص نامطلوبی از قبیل سختی و مقاومت سایشی پایین، سبب محدودیت در کاربرد های این فلز منحصربه فرد شده است. تبدیل منیزیم به کامپوزیت پایه منیزیمی علاوه بر افزایش استحکام، سبب بهبود میزان سختی و مقاومت به سایش می گردد. از آنجا که تبدیل کامل یک قطعه فلزی به کامپوزیت ممکن است سبب تردی و همچنین افزایش هزینه های تولید شود، ایجاد کامپوزیت سطحی می تواند به عنوان راهکاری مناسب مورد توجه قرارگیرد. در این مقاله با استفاده از فرآیند نورد گرم و لایه واسطی از فلز روی، یک لایه کامپوزیت سطحی پایه منیزیمی (تهیه شده به روش ریخته گری هم زنی) به زیرلایه منیزیمی اتصال داده شده و ورق منیزیمی با پوشش کامپوزیتی تهیه گردیده است. استفاده از این روش می تواند سبب تولید ورق های منیزیمی با لایه کامپوزیت سطحی با سرعت تولید بالاتر و هزینه کمتر شود. لایه روی استفاده شده علاوه بر اتصال دو لایه به یکدیگر، سبب حفاظت سطح آن ها از اکسیداسیون در طول فرآیند نورد گرم شده و نیاز به استفاده از اتمسفر کنترل شده را برطرف می نماید. نتایج نشان دهنده ایجاد اتصالی مناسب بین کامپوزیت سطحی و زیرلایه منیزیمی می باشد. طبق آزمون میکروسختی، مقدار سختی در کامپوزیت سطحی نسبت به لایه منیزیمی در سطح مقطع نمونه 23% و بر روی سطح آن حدود 52% افزایش یافته است. همچنین مقاومت به سایش در لایه کامپوزیتی نسبت به زیرلایه منیزیمی بهبود قابل توجهی به میزان 43% داشته است. نرخ سایش نیز در لایه کامپوزیتی با کاهش مواجه شده است.

کامپوزیت های زمینه فلزی دسته ای از مواد می باشند که دارای کاربردهای وسیع و گوناگونی از قبیل ساختمانی، سایشی و گرمایی می باشند. این نوع کامپوزیت ها نسبت به نقطه مقابل خود یعنی فلز پایه کاربردهای دمایی، استحکام، سفتی، هدایت حرارتی، مقاومت به سایش، مقاومت خزشی و پایداری ابعادی بهتری از خود نشان می دهند. در این پژوهش به بررسی روش های ساخت کامپوزیت های زمینه آلومینیمی تقویت شده با ذرات سرامیکی به ویژه فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید مبتنی بر نورد پرداخته شده است. تمرکز اصلی این پژوهش، بررسی خواص ریزساختاری، مکانیکی و مکانیزم های حاکم بر این نوع کامپوزیت ها که با دو روش نورد تجمعی و نورد تجمعی متقاطع تولید شده اند است. نتایج پژوهش های انجام شده نشان داد که در پاس های ابتدایی کامپوزیت های فراوری شده دارای توزیع مناسبی از ذرات تقویت کننده نیستند ولی با افزایش پاس، توزیع ذرات بهبود یافته و ذرات تقویت کننده در جهات طولی و عرضی توزیع می شوند. استحکام کششی و ریزسختی تقریبا روال مشابهی دارند به گونه ای که رفته رفته با افزایش میزان کرنش اعمالی و بهبود توزیع ذرات هر دو افزایش می یابند اما ازدیاد طول در پاس های ابتدایی به سبب توزیع نامناسب ذرات، تخلخل و ذرات خوشه ای ابتدا افت و سپس با رفع این عیوب و توزیع مناسب بهبود می یابد. البته خواص مکانیکی و ریزساختاری در روش نورد تجمعی متقاطع مطلوب تر می باشد. همچنین مکانیزم های حاکم بر اصلاح ریزساختار در کامپوزیت های فرآوری شده با استفاده از فرآیندهای برپایه نورد، تشکیل حلقه ی اوروان، نقش ذرات تقویت کننده، اختلاف در ضریب انبساط حرارتی زمینه و تقویت کننده و غیره می باشد.

کامپوزیت های نساجی که از پیش شکل یافتهی نساجی به عنوان تقویت کننده استفاده می کنند، به دلیل سهولت تولید قطعات با اشکال خاص و ساختاری کارآمدتر و قابل اعتمادتر، به عنوان جایگزین مناسب برای چندلایه های متداول هستند. در میان انواع کامپوزیت های نساجی، کامپوزیت هایی با فاز تقویت کننده برید شده از اهمیت ویژه و کاربرد گسترده تری برخوردار است. در فرآیند بریدینگ یکی از مهم ترین مؤلفه ها در خواص مکانیکی کامپوزیت نهایی زاویه برید است. در این مقاله ابتدا به توضیح مختصر روابط تحلیلی جدید و راهکاری جدید جهت تغییر و کنترل زاویه برید بر روی تک تک وجوه یک مغزی تخت به کمک تغییر شکل حلقه ی راهنما از دایره ای به بیضی و کنترل خروج از مرکزی که قبلا توسط نویسندگان توسعه داده شده پرداخته شده است. سپس به ارایه برنامه ی کاملی پرداخته شده است که خواص مکانیکی کامپوزیت نهایی را بر اساس زوایای برید پیش بینی می کند برای صحت بخشی به نتایج حاصله به مقایسه نتایج حاصله با تحقیقات گذشته جهت بررسی صحت نتایج صورت پذیرفته است پس از بررسی های انجام شده مشخص گردید که نتایج حاصل از برنامه مورد نگارش و روابط میکرومکانیک جهت پیش بینی خواص کامپوزیت نهایی از صحت بسیارخوبی برخوردار است. بنابراین می توان به کنترل خواص مکانیکی بر روی هر یک از وجوه مغزی به کمک تغییر پارامترهای بیان شده دست یافت.

هدف این پژوهش توسعه کامپوزیت های زمینه پلیمری رسانا می باشد به طوری که مقدار این رسانایی بالاتر از حد استاندارد موسسه انرژی آمریکا باشد. در این صورت کامپوزیت های توسعه داده شده می توانند در ساخت الکترودها مورد استفاده قرار بگیرند. بدین منظور ذرات هادی دوده، نانولوله کربنی و گرافیت منبسط شده با درصدهای وزنی مختلف (5، 10، 15، 20، 25، 35 درصد ) به رزین اپوکسی اضافه شده و هدایت الکتریکی نمونه ها مطابق استاندارد روش چهار نقطه ای اندازه گیری شده است. متوسط آستانه تراوایی الکتریکی برای پلیمرهای حاوی ذرات دوده، نانو لوله کربنی و گرافیت منبسط شده به ترتیب 25، 10 و15 درصد وزنی بدست آمده است. همچنین تأثیر پارامترهای مختلف ساخت ازجمله استفاده از پمپ خلأ و گرمادهی روی هدایت الکتریکی نمونه های کامپوزیتی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها نشان دادند استفاده از پمپ خلاء هدایتی الکتریکی را به ترتیب 10. 8، 11. 4 و 9. 6 درصد در نمونه های دوده و نانو لوله کربنی و گرافیت منبسط شده افزایش داده است. به منظور افزایش مقاومت مکانیکی نمونه های پلیمری هادی از ده لایه پارچه کربنی تک جهته استفاده شده و نشان داده شد استفاده از الیاف کربن هدایت الکتریکی را به ترتیب 23. 2، 27. 3 و 24. 7درصد برای نمونه های حاوی دوده، گرافیت منبسط شده و نانولوله کربنی افزایش داده است. با استفاده از تصاویر تهیه شده به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی کیفیت توزیع نانو ذرات در نمونه ها بررسی شده است.

در این پژوهش به بررسی تاثیر اندازه و نوع ساختار نانوذرات سیلیکا بر مورفولوژی ساختاری نمونه های اسفنج منعطف پلی یورتان و همچنین به بررسی رفتار کششی آن ها پرداخته شد. بدین منظور نانوذرات سیلیکا با دو ساختار مختلف توپر و توخالی و میانگین اندازه ذرات 40 nm و 150 nm تهیه گشتند و به عنوان فاز تقویت کننده در زمینه اسفنج منعطف پلی یورتان با درصدهای وزنی مشابه 0. 1، 0. 2 و 0. 3 پخش گردیدند و نمونه های نانوکامپوزیتی ساخته شدند. در ادامه به مقایسه و بررسی ساختار این دو گروه از نانوکامپوزیت ها با یکدیگر و نمونه خالص توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) پرداخته شد و تاثیر ساختار نمونه بر رفتار کششی آن ها بررسی شد. نتایج حاصل از SEM نشان می داد که در درصدهای وزنی مشابه از فاز تقویت کننده، اندازه و تعداد سلول های تشکیل شده در نانوکامپوزیت پلی یورتان-نانوذرات توپر سیلیکا نسبت به نانوکامپوزیت پلی یورتان-نانوذرات توخالی سیلیکا و نمونه پلی یورتان خالص بیشتر می باشد. همچنین نتایج آزمون کشش نشان داد که با افزایش درصد وزنی فاز تقویت کننده در زمینه اسفنج پلی یورتان، استحکام کششی نسبت به نمونه خالص بهبود و درصد ازدیاد طول کاهش پیدا کرده است. بعلاوه افزایش خواص کششی با تعداد و اندازه سلول های شکل گرفته رابطه مستقیمی دارد. به طوری که نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانوذرات توپر و نانوذرات توخالی سیلیکا در 0. 3% وزنی، استحکام کششی به ترتیب حدود %78 و %34 افزایش و درصد ازیاد طول نیز به ترتیب حدود 44% و 30% نسبت به نمونه خالص کاهش پیدا کرد.