بخشی از مقاله
چکیده
در مقاله حاضر، ابتدا پوسته هاي آلومینا به ضخامت40-30 نانومتربا روش احتراقی ساخته و تا اندازه هاي حدود میکرونی و کمتر آسیاب شدند. سپس باپراکنده کردن پوسته هاي آسیاب شده در بستر پلی مرهاي پلی متیل متا آکریلات و پلی استایرن کامپوزیت هاي لایه اي ضخیم ساخته شدند . خواص مکانیکی نمونه ها، با استفاده از آزمون کشش و مورفولوژي سطح مقطع آنها توسط تصاویر SEM و آنالیز EDX مورد مطالعه قرار گرفتند نتایج نشان دادند که پوسته هاي آلومینا از توزیع خوبی در بستر پلی مري برخوردار می باشند. مدول الاستیک نمونه هاي کامپوزیتی نسبت به نمونه هاي پلی مري خالص، افزایش یافته است. میزان این افزایش در کامپوزیت پلی متیل متا آکریلات 107 درصد و در کامپوزیت پلی مري پلی استایرن 385 درصد بوده است.
مقدمه
سیستم هاي پلی مري ، بواسطه وزن سبک، طراحی انعطاف پذیر و پروسه بندیشان، بطورگسترده اي مورد استفاده، قرار می گیرند .[1] اما این سیستم ها درمقایسه با فلزات و سرامیک ها، خواص مکانیکی ضعیفی، مانند استحکام کم و مدول الاستیک پایین، از خود نشان می دهند. یکی از روشهاي بهبود خواص مکانیکی این سیستم ها در حین حفظ کردن خواص مطلوبشان، افزودن مواد پر کننده تقویت کننده با مدول بالا در ساخت کامپوزیتهاي پلی مري می باشد .[2] در دهه هاي اخیر، افزودن ذرات پر کننده غیرآلی میکرونی و نانویی جهت تقویت مواد پلی مري، عملی استاندارد در صنعت کامپوزیت بوده است .[3] امروزه در طراحی کامپوزیت ها همواره تلاش می شود، با تمرکز بر روي بیشینه نمودن بر همکنش بین بستر پلی مري و ماده پرکننده، خواص مکانیکی بهینه اي به دست آید.
اگرچه در بعضی از سیستم ها خواص مکانیکی نانوکامپوزیتها نسبت به میکروکامپوزیتها بهتر است [4] یعنی کاهش اندازه ذرات خواص مکانیکی بویژه مدول الاستیک را افزایش داده [5] اما در گروهی دیگر مدول الاستیک با کاهش ابعادي ذرات، کاهش می یابد . [6] نظریه هاي معمول در رابطه با کامپوزیتهاي پلیمري براین اعتقادند که مدول یک کامپوزیت تابعی از جفت نشدگی خواص مواد تشکیل دهنده ، کسر حجمی ، شکل ، ترتیب قرارگیري آنها و فصل مشترك ذره و بستر پلیمري می باشد. بر طبق این نظریه ها خواص کامپوزیت مستقل از اندازه ذرات تشکیل دهنده است. اما نظریه هاي اخیر تاثیر اندازه ذرات پرکننده ها را مهم می دانند و نانوکامپوزیت ها حوزه جدیدي از مواد نو را تشکیل می دهند .
[7]آلومینا یکی از مهمترین مواد سرامیکی بوده که پودرهاي ریزدانه آن، پتانسیل قابلتوجهی براي محدوده وسیعی از کاربردها از جمله ساخت مواد مستحکم، سرامیکهاي مناسب در حوزه الکترونیک و نیز کاتالیستها دارند. سنتز احتراقی محلول، یکی از ارزانترین روشهاي تولید پودر آلومینا میباشدکه این روش مبتنی بر یک واکنش گرمازاي غیرکاتالیک شیمیایی است و منجر به ایجاد پوسته هاي نانو ساختاري می شود.[ 8 ] هدف از این مقاله بررسی اثر افزودن این پوسته ها به پلیمر و بررسی خواص مکانیکی لایه هاي ضخیم ساخته شده با آنها می باشد. نتایج نشان می دهدکه سطح زیادپوسته ها و انعطاف پذیري شان باعث پخش خوب آنها در بستر پلیمري و استحکام لایه هاي ایجاد شده می شود.
روش آزمایش
در ابتدا پوسته هاي نانومتري آلومینا، با روش سنتز احتراقی محلول، به ضخامت 30-40 نانومتر تهیه شدند. ذرات سنتز شده با این روش، در فاز αبوده و داراي میکروساختار پوسته اي می باشند .[8] سپس پوسته هاي ترد و شکننده آلومینا، با استفاده از دستگاه Attritor ball mill - Union process Co, Ohio,USA - و با گلوله هاي زیرکونیا با قطر 5 میلی متر در فنجان آلومینا در آب مقطر به مدت 2 ساعت آسیاب شدند.
در مرحله بعد محلول حاوي پودر آسیاب شده در آب مقطر، تحت عمل سانتریفوژ قرار گرفت تا پودر آسیاب شده کاملاً رسوب کرده و از محلول جدا شود. جهت تهیه محلولهاي پلی مري خالص پلی متیل متا آکریلات و پلی استایرن با نسبت هاي 10 و 5 درصد وزنی، گرانولهاي پلی مري مربوطه را درحلال هاي استون و تترا کلرید کربن به ترتیب کاملاً حل کرده و محلولی بیرنگ با ویسکوزیته نسبتاً بالا حاصل شد. سپس ورقههاي نازك پلی مري ساخته شدند.
نتایج و بحث
نمونه هاي پلی مري ساخته شده، پس از آماده سازي بر طبق استاندارد ASTM D882-00، با استفاده از دستگاه Hounsfield H10Ks، تحت آزمون کشش قرار گرفتند و خواص مکانیکی آنها، به ویژه مدول الاستیک، مورد بررسی قرار گرفت.
