بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
تغییر شکل پلاستیک شدید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
اسلاید 2 :
روشهای سنتز نانوساختارها
تغییر شکل پلاستیک شدید
سوم
اسلاید 3 :
مقدمه
نانوکامپوزیت
مواد چندفازی که حداقل یکی از فازهای آن در یک بعد، ابعادی کمتر از 100 نانومتر داشته باشد.
این مواد می توانند به صورت ساختارهای جامد با ابعاد نانومتری در نظر گرفته شوند که بین فازهای مختلف تشکیل دهنده ساختار، تکرار می شوند.
اسلاید 4 :
نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
یک سیستم دوفازی شامل زمینه ی پلیمری و فازهای تقویت کننده که عمدتاً :
سرامیکی (مانند نانوکامپوزیت های تقویت شده با صفحات نانومتری خاک رس)،
کربنی (مانند نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولولههای کربنی)
و بعضاً پلیمری (مانند نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانوذرات لاستیک) هستند، می باشد.
سهولت تولید بیشتر نسبت به
نانوکامپوزیت های زمینه فلزی و وجود کاربردهای خاص
از مزایای این دسته از نانوکامپوزیت ها محسوب می شود.
اسلاید 5 :
تغییر شکل کامپوزیت های زمینه پلیمری
تغییر شکل در پلیمرها و به دنبال آن کامپوزیت های زمینه پلیمری نیز به چشم می خورد.
در فرآیند نورد پلیمر پلی پروپیلن، برخی از تغییرات در پلیمر از جمله:
تغییر در ریزساختار،
جهت گیری های مولکولی و
میزان بلورینگی (crystallinity) مشاهده شده است.
تغییر شکل، انیزوتروپی (Anisotropy) قوی تری را نسبت به حالت قبل از تغییر شکل، در ماده ی پلیمری ایجاد نمود.
تغییرشکل به خصوص تغییر شکل شدید بر روی کامپوزیت های زمینه پلیمری با اهداف مختلفی انجام می گیرد:
ایجاد انیزوتروپی و جهت گیری مولکولی، بهبود توزیع فاز تقویت کننده و نیز تغییر در میزان بلورینگی زمینه ی پلیمری
این تغییرات سبب بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت می شود.
اسلاید 6 :
تغییر شکل نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
انجام تغییر شکل دومحوری بر روی نانوکامپوزیت پلی پروپلین تقویت شده با خاک رس نانومتری تاثیر به سزائی بر تنش تسلیم، ازدیاد طول شکست و تورّق و جهت گیری صفحات خاک رس داشته است
علت افزایش تنش تسلیم: تورق لایه های خاک رس و در نتیجه افزایش درجه ی تورق در اثر تغییر شکل دو محوری.
اثر نرخ کرنش در این فرآیند:
نمونه کشیده شده در نرخ کرنش بالاتر دارای مدول و تنش تسلیم بیشتری بوده است.
جهت گیری صفحات خاک رس(الف) قبل و(ب) بعد از تغییر شکل
اسلاید 7 :
تغییر شکل بر روی میزان بلورینگی زمینه پلیمری نانوکامپوزیت تأثیرگذار است.
در نانوکامپوزیت i-PP/EPDM/organoclay که تحت فشار تک محوری قرارگرفته است، افزایش فشار تغییرشکل باعث کاهش درصد بلورینگی در زمینه ی پلیمری نانوکامپوزیت می شود.
تغییر شکل نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
تاثیر تغییر شکل بر روی میزان بلورینگی نانوکامپوزیت i-PP/EPDM/organoclay بر حسب تغییر غلظت خاک رس
اسلاید 8 :
تغییر شکل نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
از دیگر مواردی که می توان از تغییر شکل نانوکامپوزیت ها بهره جست، در مبحث سنسورها میباشد.
تغییر شکل نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری رسانای جریان الکتریکی، می تواند باعث تغییر در جریان الکتریکی عبوری از این نانوکامپوزیت شود. این ویژگی، استفاده از این نوع نانوکامپوزیت ها را به عنوان سنسور تغییر شکل ممکن کرده است.
اسلاید 9 :
تغییر شکل شدید در پلیمرها
فرآیندهایی مانند ECAP، یک تغییرشکل برشی یکنواخت را در حالت جامد بر روی ماده تحت فرآیند اعمال می کند.
وقتی ماده پلیمری در حالت جامد تحت چنین تغییر شکلی قرار می گیرد، میزان قابل توجهی جهت گیری مولکولی در اثر این درجه بالا از تغییر شکل پلاستیک به وسیله ی برش ساده ایجاد می شود، که بسیار بیشتر از میزان قابل اعمال توسط اکستروژن مذاب است.
اسلاید 10 :
تغییر شکل شدید در پلیمرها
تغییرات خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرNylon-6 بعد از تغییر شکل شدید توسط فرآیند ECAP
تغییرات قابل توجهی در مدول الاستیک و تنش تسلیم و استحکام نهایی پلیمر در اثر تغییر شکل شدید ایجاد شده است.
افزایش چگالی به علت فشار هیدرواستاتیک اعمالی در حین فرآیند است.
اسلاید 11 :
تغییر شکل شدید در پلیمرها
تغییر شکل پلاستیک شدید در پلیمرها در مقایسه با فلزات، نیاز به اعمال تنش بالایی ندارد.
روش ECMAE(Equal-channel multiple-angle extrusion) :
این روش، مدول الاستیک و استحکام بالاتری نسبت به روش ECAP دارد، در حالی که همان داکتیلیتی را حفظ کرده است.
اسلاید 12 :
تغییر شکل شدید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
پلیمرNylon-6 و نانوکامپوزیت با زمینه ی همین پلیمر و تقویت شده با Nanocalyتوسط فرآیند ECAP تحت تغییر شکل قرار گرفت.
اسلاید 13 :
تغییر شکل شدید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
برای داشتن بیشترین مقدار تنش برشی دائمی برای قالب ECAP با زاویه ی 90 درجه، فرآیند در دمای oC 150 انجام گرفت.
وجود صفحات Nanocaly در زمینه ی پلیمریNylon-6 و تغییرات جهت گیری آنها حین فرآیند ECAP باعث دستیابی به تنش برشی بیشتری در نانوکامپوزیت نسبت به ماده ی پلیمری بدون فیلر گردید.
مکانیزم لغزش لایه های خاک رس نشان داد که نیروی برشی در حین فرآیند ECAP باعث لغزش و چرخش لایه های خاک رس در مناطق کریستالی می شود؛ این مسئله سبب ایجاد لغزش پیوسته و صاف شدن زنجیره های پلیمری می شود که نسبت به حالت بدون خاک رس، جهت گیری بیشتری دارد.
ECAP این قابلیت را دارد که در قسمت خروجی دستگاه های اکستروژن رایج نصب شود و به عنوان یک فرآیند پیوسته به کار گرفته شود.
اسلاید 14 :
تغییر شکل شدید نانوکامپوزیت های زمینه پلیمری
تصویر شماتیک مکانیزم لغزش و جهت گیری صفحات خاک رس در حین فرآیند ECAP.
(الف) پلیمرNylon-6،
(ب) نانوکامپوزیت Nylon-6/Nanoclay
اسلاید 15 :
جمع بندی
تغییر شکل شدید پلاستیک، به خاطر ماهیت فشاری بالا و نیز ایجاد برش های شدید در ساختار ماده، باعث تغییرات عمده ای در ریزساختار مواد و به دنبال آن خواص فیزیکی و مکانیکی مواد می کند.
پلیمرها هنگامی که تحت تغییر شکل شدید قرار می گیرند، در میزان بلورینگی و چگالی فاز پلیمری، دچار تغییرات عمده می شوند.
در کامپوزیت ها و به خصوص نانوکامپوزیت ها علاوه بر تغییرات ذکر شده در زمینه ی پلیمری، در جهت گیری و توزیع فاز زمینه نیز تغییرات قابل توجهی ایجاد می شود که منجر به تغییر و غالباً بهبود خواص مکانیکی می شود.
افزایش مدول الاستیک، استحکام تسلیم و استحکام نهایی از جمله مواردی است که در نانوکامپوزیت زمینه پلیمریِ تغییر شکل شدید یافته مشاهده شده است.
