در این تحقیق، مواد مرکب بر پایه رزین اپوکسی/ نانو ذرات سیلیکا/ الیاف کوتاه شیشه به روش قالب گیری دستی تهیه شده اند. رزین استفاده شده شامل اپوکسی و یک نوع پلی آمین به عنوان سخت کننده بودند. نانوذرات سیلیکا و الیاف شیشه (با طول متوسط 6 میلی متر) به ترتیب در سه مقدار 0، 0/75 و 1/5 درصد وزنی برای نانوذرات و 5، 10 و 15 درصد وزنی برای الیاف شیشه به ماتریس پلیمری اپوکسی افزوده شدند. پس از تهیه نمونه ها، آزمون مکانیکی کشش برای بررسی خواص مکانیکی کامپوزیت انجام شده و نتایج حاصل از این آزمون تحلیل و مقایسه شدند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که به طور کلی با اضافه کردن 0/75 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا استحکام کششی، مدول الاستیک و ازدیاد طول تا پارگی افزایش و در حضور 1/5 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا خواص مکانیکی مذکور دچار کاهش شدند. این درحالی است که با اضافه کردن الیاف شیشه به تنهایی، مدول الاستیک به صورت پیوسته افزایش یافته اما استحکام کششی کاهش می یابد. نتایج حاصل همچنین نشان داد که حضور همزمان الیاف شیشه و نانو سیلیکا باعث افزایش مدول الاستیک و کاهش استحکام کششی و ازدیاد طول می شوند.

نانوذرات فوم سیلیکا در بسیاری از صنایع از جمله صنایع هوافضا، ساختمانی، حمل و نقل، بهداشتی و غیره به عنوان پرکننده مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به سبکی، خواص عایق حرارتی، استحکام فشاری مناسب و کاربرد این پرکننده به عنوان افزایش دهنده ویسکوزیته رزین به منظور چسب اتصال قطعات مختلف در صنعت هوافضا، در این مقاله به بررسی اثر پرکننده نانوذرات فوم سیلیکا بر روی خواص مکانیکی و الکتریکی نانوکامپوزیت پلیمری اپوکسی/ فوم سیلیکا پرداخته شده است. به منظور دست یابی به خواص بهینه، نمونه هایی با درصد وزنی مختلف ساخته شد. در ادامه جهت تعیین خواص مکانیکی کامپوزیت های تولید شده، آزمون کشش و آزمون خمش سه نقطه ای و به جهت تعیین خواص الکتریکی، آزمون ثابت دی الکتریک انجام شد. در پایان خواص مکانیکی و الکتریکی نمونه ها با درصد وزنی مختلف با رزین اپوکسی خالص مقایسه شد. نتایج نشان داد که بیشینه استحکام کششی رزین خالص، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با 18، 16 و 10 مگاپاسکال است. بیشینه استحکام خمشی برای رزین خالص، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با، 109، 85 و 67 مگاپاسکال به­دست آمد. بیشینه ثابت دی الکتریک اندازه گیری شده برای رزین خالص، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با، 95/2، 97/2 و 09/3، بدست آمد. بیشینه تانژانت تلفات برای رزین اپوکسی، فوم سیلیکا 5 و 9 درصد وزنی به ترتیب برابر با، 16/0 ، 17/0 و 23/0 اندازه گیری شد. نتایج خواص الکتریکی حاکی از آن است که افزودن پرکننده فوم سیلیکا به رزین، تاثیر منفی بر روی خواص الکتریکی آن نداشته است.

رزین اپوکسی به عنوان پوشش، چسب و ماده زمینه برای کامپوزیتها استفاده می شود و در صنایع اتومبیل، الکترونیک، و ساختمانی کاربرد فراوانی دارد و در ساخت توربین بادی استفاده می شود. اصلاح سطح نانو کامپوزیت های اپوکسی درحضور نانو ذرات سیلیکا، به علت افزایش چسبندگی و پیوند کووالانسی، باعث افزایش استحکام ضربه می شود و همچنین با افزودن نانو ذرات سیلیکا به رزین اپوکسی، مدول یانگ به صورت خطی افزایش می یابد که به دلیل افزایش پراکنش نانو ذرات و کاهش تمرکز تنش می باشد. با افزودن نانو ذرات سیلیکا به رزین اپوکسی دمای بیشینه جریان گرمایی کاهش و سرعت پخت افزایش می یابد و همچنین باعث پهن تر شدن منحنی جریان گرمایی نانو کامپوزیت اپوکسی می شود. حضور نانو ذرات سیلیکا، انرژی اکتیواسیون را کاهش می دهد و نانو ذرات سیلیکا نقش کاتالیزور در واکنش پخت با رزین اپوکسی را دارد. دو عامل مهم درکاهش تخریب حرارتی نانو کامپوزیت های اپوکسی، پراکنش مناسب نانو ذرات و عدم کلوخه ای شدن می باشد. نانو ذرات سیلیکا باعث افزایش دمای بیشینه تخریب گرمایی، پایداری گرمایی و درصد ذغال باقیمانده می شود. در این پژوهش به بررسی سینتیک پخت نانو کامپوزیت های اپوکسی، ریخت شناسی، خواص ریولوژیکی و مکانیکی، انرژی اکتیواسیون، درجه پخت، جریان گرمایی و پایداری گرمایی پرداخته شده است.

با توجه به ویژگی های مطلوب و خواص مکانیکی ضعیف پلی استر؛ استفاده از نانو ذرات، یکی از پرکاربردترین راه کارها در زمینه ی تقویت خواص مکانیکی پلی استر شناخته می شود اما مواردی همچون؛ هزینه ی سنتز و انباشت نانو ذراتی با استحکام بالا، این فرایند را دچار چالش های بزرگی نموده است. لذا در مطالعه ی حاضر، با استفاده از روش سنتز سبز که روشی نوظهور در زمینۀ نانو کامپوزیت ها به شمار می آید، نانو ذراتی با کیفیت سطح مطلوب از عصاره ی لیمو سنتز شدند. ساختار نانو تقویت کننده ها به صورت کامپوزیتی و متشکل از نانو ذرات سیلیکا در کنار نانو پوسته های هیدروکسید منیزیم می باشند تا خواصی مطلوب از هر دو نانو ماده بدست آید. در این تحقیق خواص خمشی نانو کامپوزیت های مبتنی بر پلی استر، با افزودن سه درصد وزنی از این نانو ذرات (0.25%، 0.5% و 0.75%) مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور اعتبار سنجی بلوری نانو ذرات، از تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی و الگوهای پراش اشعة ایکس استفاده شد. نتایج آزمون خمش بیان کرد که استفاده از این نانو ذرات در 0.25 درصد وزنی، استحکام و مدول خمشی را به ترتیب 48% و 47% افزایش می دهد. همچنین مشخص شد که با افزایش درصد وزنی نانو ذرات، استحکام خمشی به دلیل انباشت نانو مواد و از بین رفتن پیوندهای عرضی پلیمر، به 40% تقلیل می یابد.

یکی از روش های تقویت استحکام کامپوزیت ها به عنوان جایگزینی سبک و بهینه برای مواد متداول نظیر فلزات، استفاده از تقویت کننده های نانویی می باشد. افزودن نانوذرات می تواند با هدف تقویت مقاومت و استحکام در بارگذاری های مختلف انجام گیرد. این مطالعه به منظور بررسی اثر افزودن نانو ذرات سیلیکا و رس در میزان تغییرات مقاومت به ضربه صفحات ساندویچی در آزمون ضربه سرعت پایین می باشد. رویه ها از الیاف شیشه و رزین اپوکسی همراه با ذرات سیلیکا و رس ساخته شده است. فرآیند ساخت به صورت لایه گذاری دستی می باشد. به منظور توزیع بهتر نانو ذرات در ماتریس رویه صفحات ساندویچی از دستگاه اولتراسونیک استفاده شده است. آزمون های ضربه سرعت پایین توسط دستگاه وزنه افتان انجام شده است. آزمون ضربه سرعت پایین در 2 سطح انرژی 15 و 30 ژول انجام شد. مناطق آسیب دیده صفحات توسط SEM مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داده اند که میزان مقاومت به ضربه صفحات ساندویچی بعد از استفاده از نانو ذرات، تغییر کرده و بهبود یافته اند. بطوریکه میزان مقاومت به ضربه صفحه ساندویچی در حالت دارای 3% نانو سیلیکا و 1% نانو رس 13. 65% بالاتر از حالت بدون نانو و حالت 1% نانو سیلیکا و 3% نانو رس 6. 6% بیشتر از حالت بدون نانو می باشد.

در این تحقیق، خواص کششی، شامل استحکام کششی، مدول الاستیک و ازدیاد طول نانوکامپوزیت های سه تایی پلی پروپیلن/ لاستیک نیتریل کربوکسیل شده تقویت شده با نانوذرات سیلیکا بررسی شده است. برای طراحی آزمایش جهت تهیه ترکیبات از طرح Box-Behnken روش رویه پاسخ (RSM) استفاده شده است. بر اساس این طرح ازمایش 15 نمونه شامل 0، 2 و 4 درصد وزنی نانو ذرات سیلیکا 0، 3 و 6 درصد وزنی عامل سازگار کننده پلی پروپیلن مالئیکه (PP-gMA) و نیز 0، 5 و 10 درصد وزنی لاستیک نیتریل کربوکسیل شده توسط یک اکسترودر همسوگرد تهیه شدند. آزمون مکانیکی کشش برای تعیین استحکام کششی، مدول الاستیسیته و ازدیاد طول تا شکست ترکیبات انجام شد. نتایج نشان داد که افزودن نانو ذرات سیلیکا مدول الاستیک (به میزان 14 درصد) و استحکام کششی (به میزان 4 درصد) ترکیبات را افزایش می دهد. همچنین حضور لاستیک نیتریل کربوکسیل شده موجب افزایش ازدیاد طول تا شکست (به میزان 39 درصد) ترکیبات شده است و افزایش عامل سازگار کننده پلی پروپیلن مالئیکه اندکی استحکام کششی را افزایش می دهد. همچنین مشاهده شد که لاستیک نیتریل کربوکسیل شده بیشترین تاثیر را بر استحکام کششی و ازدیاد طول تا شکست دارد و نانو ذرات سیلیکا بیشترین تاثیر بر مدول الاستیک را دارند. در پایان برای هر خاصیت کششی یک مدل رگرسیون برحسب فاکتورهای موثر ارائه شد.