پایان نامه جدید : پایان نامه ارشد رایگان درمورد انرژی شکست، مورفولوژی- پایان تامه ایران داک

دانلود پایان نامه
های کربنی و ماتریس پلیمری مربوط دانست [۶۶ و ۷۳]. کرنش شکست نانو کامپوزیت ETC1 نسبت به EC1 اندکی افزایش داشته است که دلیل این موضوع بر همکنش بین سطحی ضعیف این نانو ذرات با ماتریس پلیمری است. به عبارتی می توان گفت که ماتریس در کرنش های زیاد مستقل از نانو لوله های کربنی عمل کرده و به دلیل خواص الاستیک ماتریس پلیمری میزانی افزایش در کرنش شکست مشاهده می شود. کرنش شکست نانو کامپوزیت ESC1 نیز نسبت به EC1 افزایش داشته است که دلیل آن پخش و توزیع یکنواخت تر این نمونه است. به عبارتی روش محلولی سبب بهبود پخش و توزیع این نانو ذرات گشته است.

شکل ‏۴-۱۳: تغییرات کرنش نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی.
برای تعیین تنش تسلیم نمونهها، طبق روش وآرد۱۳۷ دو خط مماس با منحنی تنش- کرنش نمونهها، یکی در ناحیه خطی اول و دیگری در ناحیه خطی دوم رسم و محل تلاقی آنها به عنوان تنش تسلیم فرضی در نظر گرفته شد [۷۴]. در شکل ‏۴-۱۴ که تغییرات تنش تسلیم نمونه خالص و نانو کامپوزیت ها را نشان میدهد روندی مشابه با نتایج مدول دیده میشود. به عبارتی با افزایش مقدار نانو لوله های کربنی برهمکنش مطلوب واندر والسی بین سطح نانو لوله های کربنی و زنجیرهای پلیمری افزایش یافته، تحرکات سگمنت های پلیمری کاهش یافته و مقاومت در برابر حرکت زنجیرهای پلیمری تحت تنش نیز افزایش یافته است. در نتیجه تنش تسلیم نانوکامپوزیتها افزایش یافته است. در نمونه EC2 ممکن است به دلیل حضور خوشه های متعدد و کاهش تاثیر بر همکنش های واندروالسی در انتقال نیرو از نانو لوله های کربنی به ماتریس پلیمری و از طرفی تاثیر کمتر نانو لوله ها در جلوگیری از حرکت زنجیر های پلیمری، تنش تسلیم کاهش یافته باشد.

شکل ‏۴-۱۴: تغییرات تنش تسلیم نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی.

شکل ‏۴-۱۵: تغییرات انرژی شکست نمونه ها به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی.
نمودار انرژی شکست نمونهها (که در واقع از محاسبه سطح زیر منحنی نیروی اعمال شده به نمونه در برابر مقدار ازدیاد طول به دست آمده است) به صورت تابعی از مقدار نانو لوله های کربنی در شکل ‏۴-۱۵ نشان داده شده است. با افزایش مقدار نانو لوله های کربنی تا میزان ۵/۰% وزنی، انرژی شکست افزایش یافته و سپس از مقدار آن کاسته می شود.
جدول ‏۴-۱: خواص مکانیکی نمونه خالص و نانوکامپوزیت ها.
Sample
Elongation
(%)
Stress at break (MPa)
Modulus
(MPa)
Yield stress (MPa)
Energy at break
(kJ/m2)
EOC
۲/۳۵ ±۸/۱۴۱۷
۸۵/۰ ± ۰۱/۹
۴۸/۰ ± ۲۴/۳
۰۹/۰ ± ۳۸/۱
۰۷/۰ ± ۸۲/۰
EC0.1
۶/۶۹ ± ۵/۱۴۳۲
۴۲/۰ ± ۸۷/۱۰
۹۱/۰ ± ۷۳/۳
۳۴/۰ ± ۷۴/۱
۱۰/۰ ± ۹۴/۰
EC0.25
۱/۶۶ ± ۹/۱۵۶۷
۵۰/۰ ± ۲۰/۱۲
۸۲/۰ ± ۰۳/۴
۳۴/۰ ± ۸۲/۱
۰۵/۰ ± ۱۶/۱

متن کامل در سایت    40y.ir

EC0.5
۲/۴۷ ± ۵/۱۵۹۷
۲۴/۰ ± ۵۴/۱۲
۶۵/۰ ± ۴۵/۴
۳۶/۰ ± ۰۱/۲
۱۱/۰ ± ۲۱/۱
EC0.75
۸/۸۶ ± ۰/۱۴۶۹
۰۹/۱ ± ۹۵/۱۲
۵۷/۰ ± ۶۱/۴
۱۳/۰ ± ۰۹/۲
۱۳/۰ ± ۱۲/۱
EC1
۲/۷۷ ± ۸/۱۴۱۶
۸۰/۰ ± ۲۴/۱۴
۳۳/۰ ± ۷۹/۵
۱۱/۰ ± ۵۵/۲
۱۲/۰ ± ۲۰/۱
ETC1
۹/۱۷ ± ۱/۱۴۸۷
۵۸/۰ ± ۹۸/۷
۳۹/۰ ± ۴۸/۴
۲۶/۰ ± ۵۱/۳
۱۱/۰ ± ۸۰/۰
ESC1
۹/۲۵ ± ۸/۱۵۸۶
۶۸/۰ ± ۲۶/۱۵
۴۵/۰ ± ۴۹/۳
۲۵/۰ ± ۰۲/۲
۱۶/۰ ± ۳۵/۱
EC2
۵/۵۰ ± ۰/۱۴۰۱
۶۶/۰ ± ۶۲/۱۱
۵۵/۰ ± ۴۱/۴
۲۸/۰ ± ۹۹/۱
۰۸/۰ ± ۹۹/۰

مورفولوژی
در شکل های ۴-۱۶ تا ۴-۱۹ تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نانو کامپوزیت ها آورده شده است. همان گونه که دیده می شود در مقادیر کم نانو لوله های کربنی تعداد این نانو ذرات درون ماتریس پلیمری چندان زیاد نبوده ولی با افزایش درصد آن ها مقادیر چشمگیرتری مشاهده می شوند. نکته قابل ذکر وجود پخش خوب نانو ذرات در تصویر نمونه های نانو کامپوزیتی است. ولی وقتی که مقدار نانو لوله های کربنی به ۲% (نمونه EC2) می رسدخوشه هایی از نانو لوله های کربنی مشاهده می شود. این مسئله به منزله عدم پخش خوب این ذرات در EC2 است. به عبارتی با افزایش مقدار نانو لوله های کربنی به دلیل تمایل بسیار زیاد این نانو ذرات به تجمع خوشه هایی از آن ها تشکیل می شود.
در شکل ‏۴-۱۶ مقادیری از ذرات ناخالصی کربنی دیده می شود که وجود این ذرات می تواند سبب افت خواص گردد. در شکل ‏۴-۲۰ تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه ETC1 نشان داده شده است. همان گونه که مشاهده می شود خوشه هایی از نانو لوله های کربنی شکل گرفته است. حضور این خوشه

شکل ‏۴-۱۶: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC0.1.

شکل ‏۴-۱۷: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC0.5.

شکل ‏۴-۱۸ : تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC1.

شکل ‏۴-۱۹: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه EC2.

شکل ‏۴-۲۰: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نمونه ETC1.
ها به دلیل شست و شوی نانو ذرات است. به عبارتی با شست و شوی نانو لوله های کربنی روی دیواره های این نانو ذرات گروه های قطبی اسیدی تشکیل شده و در نتیجه تمایل ماتریس غیر قطبی به پذیرش و پخش این نانو ذرات کاهش یافته است.
در شکل ‏۴-۲۱ تصاویر میکروسکوپ الکترونی مربوط به نانو لوله های کربنی خالص نشان داده شده است. به دلیل برتری مورفولوژی، خواص بالاتر و پخش بهتر نانو لوله های کربنی از نمونه EC1 تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری تهیه گردید. همان طور که در شکل ‏۴-۲۲ مشاهده می شود پخش خوبی از این نانو ذرات درون ماتریس پلیمری دیده می شود و این موضوع تاییدی بر افزایش خواص مورد بررسی در این نمونه است.
به منظور بررسی مقادیر باقیمانده ازکاتالیست و ناخالصی های موجود در نانو لوله های کربنی آزمون EDAX انجام گرفت. عناصری نظیر کبالت و سیلیسیوم که از جمله مواد کاتالیستی و گوگرد نیز که از مواد اولیه برای ساخت نانو لوله های کربنی است، در شکل نمایان گشته اند.

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   منبع مقاله درمورد اجرای احکام، ازدواج مجدد، اجاره نامه، دادرسی مدنی- فایل کامل

شکل ‏۴-۲۱: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مربوط به نانو لوله های کربنی خالص.

شکل ‏۴-۲۲: تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری مربوط به نانو کامپوزیت EC1.

شکل ‏۴-۲۳: نمودار EDAX نانو لوله های کربنی خالص.
تبلور
شکل ‏۴-۲۴ الگوهای تفرق اشعه ایکس را برای نانو لوله های کربنی، پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت ها حاوی مقادیر مختلف از نانو لوله های کربنی نشان میدهد. سه پیکی که در حدود زوایای ?۴۹/۱۹، ?۱۷/۲۱ و ?۸۸/۲۲ (مقادیر مربوط به فلز آهن به فلز هدف مس تبدیل شده اند) برای پلی اتیلن- اکتن دیده میشوند به ترتیب به صفحات بلوری (۱۰۰)، (۱۱۰) و (۲۰۰) مربوط میباشند. صفحه (۱۰۰) مربوط به سلول واحد۱۳۸ هگزاگونال می باشد و صفحات دیگری از این نوع بلور دیده نمی شود. صفحات (۱۱۰) و (۲۰۰) نیز مربوط به سلول واحد ارتورومبیک می باشند [۷۵ و ۷۶]. در الگو ی تفرق اشعه ایکس مربوط به نانو لوله های کربنی نیز پنج پیک دیده می شود. پیک های ظاهر شده در ?۲ برابر با ?۱۴/۲۶، ?۴۱/۳۹ و ?۲۰/۴۴ به ترتیب مربوط به صفحات (۰۰۲)، (۱۰۰) و (۱۰۱) بوده و به دلیل ساختار صفحات گرافیتی تشکیل دهنده نانو لوله های کربنی بوجود می آیند [۷۷-۸۰] پیک هایی نیز که در ?۳۷/۳۴ و ?۰۴/۳۸ دیده می شوند، به ترتیب مربوط به صفحات بلوری سیلیسیوم و کبالت می باشند [۸۰ و ۸۱] حضور این عناصر در بخش قبل به اثبات رسیده است. عدم تغییر موقعیت پیکها با تغییر در ترکیب درصد نانو لوله های کربنی حاکی از این مطلب است که ابعاد و نوع سلول های واحد (فاز بلوری ارتورمبیک و فاز بلوری هگزاگونال) با افزایش نانو ذرات دستخوش تغییری نمیشود. در ضمن شدت پیک ها نیز تغییر نمی کند. در نتیجه حضور نانو لوله های کربنی اثر مشهودی را بر ساختار بلوری نانو کامپوزیت های مورد بررسی بر جای نمی گذارد [۶۳].
میزان تبلور نمونهها با اندازهگیری سطح زیر تمام پیکهای مربوط به نواحی بلوری (Ac) و سطح کل طیف (At) آنگونه که در صفحه بعد آمده محاسبه میشود:
(‏۴-۷) ۱۰۰ x Xc (%) = A_C/A_t
فاصله بین زنجیری۱۳۹ (r)، فاصله بین صفحات بلوری۱۴۰ (d) و اندازه بلور که به صورت ضخامت لملا۱۴۱ (Lhkl) در جهت عمود بر صفحه بلور (hkl) تعریف میشود، با استفاده از معادلات زیر به دست میآیند [۸۲] :
(‏۴-۸) r = 5?/8sin?

(‏۴-۹) d = ?/2sin?

(‏۴-۱۰) Lhkl = k?/?cos?
که در این معادلات، ? طول موج پرتو اشعه ایکس (A? 54/1)، ? پهنا در نصف ارتفاع پیک، ? زاویهای که پیک در آن ظاهر شده و k ثابت شرر۱۴۲ است که برابر با ۸۹/۰ درنظر گرفته می شود. پارامترهای تفرق مربوط به پیک قویتر متناظر با صفحه بلوری (۱۰۰) و درصد بلورینگی برای همه نمونهها در جدول ‏۴-۲ فهرست شدهاند. مقادیر r و d تقریباً برای همه نمونهها ثابت و به ترتیب برابر A? 7/5 و A? 01/0±۵/۴ میباشند. ضخامت لملا های مربوط به نانو کامپوزیت ها نیز تغییر چندانی نداشته است. به عبارتی این نتایج نشان می دهد که حضور نانو لوله های کربنی بر ساختار بلوری پلی اتیلن- اکتن تاثیری نمی گذارد. درصد بلورینگی محاسبه شده مربوط به نانو کامپوزیت ها بیش تر از نمونه خالص است و این موضوع تاییدی بر اثر هسته زایی نا همگن این نانو ذرات می باشد. با اضافه شدن بیش تر از ۲۵/۰% وزنی از نانو لوله های کربنی، به دلیل مانعیت این ذرات در ماتریس پلی اتیلن- اکتن، از نفوذ زنجیر های پلیمری در طول فرآیند تبلور جلوگیری می شود [۶۳ و ۶۴]. آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی به منظور مطالعه بیشتر بر روی رفتار تبلور و ذوب، برای تمامی نمونهها انجام شده تا اثر نانو لوله های کربنی مورد بررسی قرار گیرد. منحنیهای آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی حاصل از خنک کردن و ذوب نمونه های مورد بررسی به ترتیب در شکل های ۴-۲۵ و ۴-۲۶ آورده شده است.

شکل ‏۴-۲۴: الگوهای تفرق اشعه ی ایکس برای نانولوله های کربنی، پلی اتیلن- اکتن خالص و نانو کامپوزیت ها.

جدول ‏۴-۲: پارامترهای تفرق مربوط به صفحه (۱۰۰) و درصد بلورینگی نمونهها.
Sample
Xc (%)
Lhkl (A?)
r (A?)
d

دیدگاهتان را بنویسید