پایان نامه ارشد رایگان درمورد حد آستانه ای، نیروی کشش، مورفولوژی، دو قطبی-رشته برق

دانلود پایان نامه
بر حسب فرکانس (?) (a) و مدول حقیقی۱۰۴ (G^’) بر حسب فرکانس (?) (b) برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره و پلی اتیلن با چگالی بالا در دمای ?۲۰۰ ]۵۹[.
همان طور که پوشکه و همکاران ]۶۰[ پیشنهاد داده اند، اضافه کردن نانو لوله های کربنی به ماتریس پلیمری باعث ایجاد و تولید ساختار های درهم نفوذ کرده شده و خواص رئولوژیکی را تحت تاثیر قرار می دهد. با افزایش مقدار نانو لوله های کربنی، چنین برهمکنش هایی غالب شده و آستانه ایجاد شبکه۱۰۵ بدست خواهد آمد. بعد از آستانه ایجاد شبکه، مخصوصا در فرکانس های کم و درصد های وزنی بالای ۵/۲%، رفتار از حالت شبه مایع به حالت شبه جامد تغییر می کند. به منظور بررسی آستانه ایجاد شبکه نمودار ون گارپ – پالمن۱۰۶ ]۶۱[ در شکل ‏۲-۱۰ رسم شده است. در این نمودار زاویه فازی۱۰۷ بر حسب مدول مختلط۱۰۸ ترسیم شده است. نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی پایین رفتار ویسکو الاستیک مشابهی را همانند نانو کامپوزیت های پلی اتیلن باچگالی بالا نشان می دهند. با بررسی نمودار های ون گارپ – پالمن حد آستانه ایجاد شبکه رئولوژیکی برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی پایین نزدیک به ۵/۲% وزنی و برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا بین ۱% تا ۵/۲% وزنی تخمین زده می شود. این موضوع ممکن است به خاطر پخش ضعیف نانو لوله های کربنی درون ماتریس پلی اتیلینی با چگالی پایین باشد، که قبلا در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد تایید قرار گرفت.

شکل ‏۲-۱۰: نمودار زاویه فازی (?) بر حسب مقدار مطلق مدول مختلط |G^* | برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ نانو لوله های کربنی چند دیواره (a) و نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره (b) (نمودار ون گارپ – پالمن) ]۵۹[.
معمولا در کنار بررسی آستانه ایجاد شبکه رئولوژیکی، آستانه ایجاد شبکه الکتریکی نیز مورد بحث قرار می گیرد. در شکل ‏۲-۱۱ رسانایی الکتریکی نانو کامپوزیت های پلی اتیلنی نشان داده شده است. آستانه ایجاد شبکه الکتریکی همانند آستانه ایجاد شبکه رئولوژیکی بین ۱ تا ۵/۲% وزنی قرار دارد.

شکل ‏۲-۱۱: نمودار رسانایی نانو کامپوزیت های پلی اتیلنی بر حسب درصد وزنی نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۵۹[.
نانوکامپوزیت پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره
در این بخش به بررسی تاثیر نانو لوله های کربنی چند دیواره بر آمیزه های پلی اتیلنی پرداخته می شود.
مورفولوژی نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره در شکل ‏۲-۱۲ آورده شده است. شکل فوق نشان می دهد که کامپوزیت های حاوی مقادیر کمتر از ۱% وزنی از نانو لوله های کربنی چند دیواره، دارای پخش بهتری هستند. با افزایش میزان نانو لوله های کربنی، خوشه هایی از نانو لوله های کربنی در ماتریس پلیمری ظاهر می شود. به عبارتی در ترکیب درصد های ۳، ۵ و۱۰% نانو لوله های کربنی به صورت یکنواخت درون ماتریس پخش نمی شوند.
رفتار تبلور این نوع از نانو کامپوزیت های پلیمری با استفاده از تفرق اشعه ایکس و گرما سنج روبشی تفاضلی۱۰۹ بررسی شده است. در شکل ‏۲-۱۳ الگوی تفرق اشعه ی ایکس نمونه های نانو کامپوزیتی آورده شده است. در الگوی نانو لوله های کربنی چند دیواره پیکی در °۱/۲۶=?۲ ظاهر شده است که مربوط به صفحه (۰۰۲) موجود در ساختار بلوری هگزاگونال گرافیت است. در ماتریس نیز صفحه (۱۱۰) در °۹/۲۱=?۲ و صفحه (۲۰۰) در °۲/۲۴=?۲ ظاهر شده است. پیک های مذکور مربوط به پلی اتیلن با چگالی پایین هستند. تنها در نمونه نانو کامپوزیتی که دارای ۱۰% وزنی از نانو لوله های کربنی چند دیواره است، مشخصات پیک مربوط به الگوی نانو لوله های کربنی ظاهر شده است. در بقیه نمونه های نانو کامپوزیتی پیک مذکور دیده نمی شود. به عبارتی وجود نانو لوله های کربنی اثر مشهودی بر ساختار بلوری نانو کامپوزیت های مورد بررسی ندارند.
نمودار تبلور و ذوب نانو کامپوزیت های مورد نظر در شکل ‏۲-۱۴ آورده شده است. در جدول ‏۲-۱ نیز مقادیر بدست آمده از تحلیل آزمون های تفرق اشعه ی ایکس و گرما سنج روبشی تفاضلی، به طور خلاصه آورده شده است. با اضافه شدن مقادیر کمی از نانو لوله های کربنی به ماتریس پلیمری، این مواد به عنوان عوامل هسته زای نا همگن عمل کرده و هسته زایی پلیمر را شتاب می دهند. اثرات قوی هسته زایی منجر به افزایش دمای تبلور پلیمر می شود. یانگ۱۱۰ و همکاران ]۶۲[ در تحقیقی گزارش داده اند که نانو لوله های کربنی چند دیواره دمای تبلور و درصد بلورینگی نانو کامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره را افزایش داده اند. در جدول ۲-۱ نشان داده شده است که درصد بلورینگی محاسبه شده از روش گرما سنج روبشی تفاضلی مربوط به نمونه نانو کامپوزیتی دارای ۵/۰% وزنی، نسبت به نمونه خالص به میزان ۲/۳% افزایش یافته است.

شکل ‏۲-۱۲: تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نانو کامپوزیت های پلیمری حاوی ۰% وزنی (A)، ۳/۰% وزنی (B)، ۵/۰% وزنی (C)، ۱% وزنی (D)، ۳% وزنی (E)، ۵% وزنی (F) و۱۰% وزنی (G) از نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۶۳[.

شکل ‏۲-۱۳: الگوهای تفرق اشعه ی ایکس برای نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره و نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۶۳[.
با افزایش میزان نانو لوله های کربنی، کاهش بسیار کمی در میزان درصد بلورینگی محاسبه شده از روش گرما سنجی روبشی تفاضلی مشاهده می شود. این موضوع به دلیل شبکه های شکل گرفته از نانو لوله های کربنی در ماتریس پلیمری است که از نفوذ زنجیر های پلیمری در طول تبلور جلوگیری کرده و منجر به کاهش میزان درصد بلورینگی می شود. نتایج مشابهی به وسیله یانگ ]۶۴[ و همکاران در بررسی کامپوزیت های پلی فنیلن سولفاید گزارش شده است. درصد بلورینگی محاسبه شده از روش تفرق اشعه ایکس و روش گرما سنجی روبشی تفاضلی تقریبا دارای روند مشابهی می باشند.

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   پایان نامه ارشد رایگان درباره Section:، Age:، Mesorbitolina، S.Nu:- پایان نامه سایت گنج

شکل ‏۲-۱۴: نمودار تبلور و ذوب نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۶۳[.
جدول ‏۲-۱: خلاصه ای از اطلاعات بدست آمده از روش های گرما سنجی روبشی تفاضلی و تفرق اشعه ایکس مربوط به نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۶۳[.

ساختار لوله ای منحصر به فرد و پیوند پای۱۱۱ موجود در ساختار این نوع از نانو ذرات که سبب انتقال الکترون می شود، نمایان گر رسانایی الکتریکی مفید نانو لوله های کربنی است.در شکل ‏۲-۱۵ تاثیر حضور نانو لوله های کربنی بر مقاومت سطحی و حجمی نانو کامپوزیت های پلیمری مورد نظر نشان داده شده است. با اضافه شدن بیش از ۵ % وزنی نانو لوله کربنی، کاهش شدیدی در مقاومت حجمی نانو کامپوزیت های پلیمری مشاهده می شود، به طوری که در کامپوزیت حاوی ۱۰% وزنی از نانو لوله های کربنی مقاومت حجمی به میزان پنج مرتبه بزرگی۱۱۲ نسبت به آمیزه خالص کاهش یافته و این موضوع نشان دهنده آن است که آستانه ایجاد شبکه ذرات نانو لوله های کربنی بین ۵ تا ۱۰% وزنی می باشد. مقاومت سطحی نیز به میزان چهار مرتبه بزرگی کاهش یافته و آستانه ایجاد شبکه در ذرات نانو لوله کربنی بین ۱ تا ۳% وزنی می باشد.
ثابت دی الکتریک و اتلاف دی الکتریک مربوط به نانو کامپوزیت های مورد بررسی در شکل ‏۲-۱۶ آورده شده است. مشاهده می شود که، با افزایش میزان نانو لوله های کربنی مقادیر فوق به میزان آشکاری افزایش می یابد. به احتمال زیاد دلیل این موضوع افزایش قطبیت دو قطبی های موجود در نانو کامپوزیت ها در ناحیه فصل مشترک نانو لوله های کربنی و ماتریس پلیمری می باشد که با افزایش میزان نانو ذرات بر تعدادشان افزوده می شود. از طرفی با افزایش میزان نانو لوله های کربنی، این نانو ذرات به آستانه ایجاد شبکه رسیده و نانو خازن هایی از نانو لوله های کربنی را تشکیل می دهند که سبب افزایش چشمگیر ثابت دی الکتریک می شود. الکترون ها در نانو لوله های کربنی پر اتلاف هستند و به همین دلیل، اتلاف دی الکتریک با افزایش میزان نانو لوله های کربنی افزایش پیدا می کند.

شکل ‏۲-۱۵: مقاومت سطحی و حجمی نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۶۳[.

شکل ‏۲-۱۶: ثابت دی الکتریک و اتلاف دی الکتریک نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره، اندازه گیری شده در فرکانس ۵ مگا هرتز۱۱۳ و دمای اتاق ]۶۳[.
بررسی خواص کششی نانو کامپوزیت های مورد بررسی در شکل ‏۲-۱۷ آورده شده است. با افزایش میزان نانو لوله های کربنی مقادیر استحکام کششی و کرنش شکست نانو کامپوزیت ها کاهش می یابد. این موضوع ممکن است به دلیل پخش نامناسب این نانو ذرات در ماتریس پلیمری و شکل گیری خوشه ها باشد. خوشه های فوق در اثر نیروی کشش سبب ایجاد ترک هایی می شوند که این مسئله سبب افت خواصی کششی می شود. از دلایل دیگر افت خواص کششی اتصال ضعیف بین نانو ذرات و ماتریس پلیمری است که از نوع اتصالات کوالانسی نمی باشد.
سرعت جریان مذاب۱۱۴ نانو کامپوزیت های مذکور در شکل ‏۲-۱۸ آورده شده است. با افزایش میزان نانو لوله های کربنی، شبکه هایی از این نانو ذرات شکل می گیرد که مانع از حرکت زنجیر های پلیمری می شود. با افزایش میزان نانو لوله های کربنی، زنجیر های پلیمری تمایل به گره خوردن بر روی شبکه های شکل گرفته از تقویت کننده داشته و یا روی سطح آن جذب می شوند. بنابر این حرکت زنجیر های پلیمری کاهش یافته و سرعت جریان مذاب کاهش می یابد.

شکل ‏۲-۱۷: استحکام کششی و کرنش شکست نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۶۳[.

شکل ‏۲-۱۸: تاثیر میزان نانو لوله های کربنی بر سرعت جریانی مذاب نانو کامپوزیت های پلی اتیلن- اکتن/ پلی اتیلن با چگالی پایین/ نانو لوله های کربنی چند دیواره ]۶۳[.
جمعبندی مطالعات

متن کامل در سایت    40y.ir

تقویت پلیمرها با استفاده از مواد آلی و یا معدنی بسیار مرسوم است. برخلاف تقویت‌کننده‌های مرسوم که در مقیاس میکرون می‌باشند، در نانوکامپوزیت‌ها فاز تقویت‌کننده در مقیاس نانومتر می‌باشد. توزیع یکنواخت این نانوذرات در فاز زمینه پلیمری باعث می‌شود تا فصل مشترک فاز زمینه و فاز تقویت‌کننده در واحد حجم، از مساحت بسیار بالایی برخوردار باشد. هم از جنبه تجاری و هم از جنبه نظامی، ارزش نانوکامپوزیت‌های پلیمری فقط به خاطر بهبود خواص مکانیکی نمی‌باشد. در کامپوزیت‌ها کارایی

پاسخی بگذارید