خواص مکانیکی و عملکرد حفاظت از تداخل الکترومغناطیسی در اسفنج میکروسلولی پلی پروپیلن-نانولوله کربن-الیاف شیشه

فرضیه: در این پژوهش، با استفاده از اسفنج سازی میکروسلولی فرایند حالت جامد و گاز کربن دی اکسید در حالت ابربحرانی، اسفنج های نانوکامپوزیتی و هیبریدی بر پایه پلی پروپیلن تقویت شده با نانولوله های کربن و الیاف شیشه تولید شدند. فرضیه اصلی در این پژوهش، بررسی اثر ریزساختار و مقدار هر یک از اجزای کامپوزیت بر خواص الکتریکی، جذب امواج الکترومغناطیس و خواص مکانیکی است.روش ها: ابتدا، ریزساختار نانوکامپوزیت ها، هیبریدها و نیز اسفنج های تولیدشده، با میکروسکوپی الکترونی پویشی بررسی شد. در ادامه، خواص الکتریکی و حفاظت از تداخل امواج الکترومغناطیس نمونه های نانوکامپوزیتی به ترتیب با روش چهارنقطه ای و دستگاه تحلیل گر برداری ارزیابی شد. در نهایت، اثر افزودن الیاف شیشه و نانولوله کربن بر خواص مکانیکی کششی، فشاری و ضربه نیز بررسی شد. یافته ها: با اختلاط مذاب نانولوله ها، توزیع و پراکنش مناسبی در ماتریس پلی پروپیلنی به دست آمد. با افزودن نانولوله های کربن اندازه متوسط سلول های اسفنج از ۴۹µm به  ۲۲.۵µm کاهش و چگالی سلولی نیز افزایش یافت. بررسی اثر افزودن الیاف بر ریزساختار سلولی نشان داد، به طور کلی اندازه سلول با افزودن الیاف به دلیل هسته گذاری ناهمگن به دور الیاف افزایش یافت، اما اندازه سلول هایی که در مجاورت الیاف نبودند، کاهش یافت. با افزودن %۳ وزنی نانولوله های کربن رسانندگی الکتریکی در نمونه های جامد از ۱۶-۱۰×۱.۷ به ۴-۱۰×۴.۷ و در نمونه های اسفنجی از ۱۸-۱۰×۱.۶ به ۵-۱۰×۳.۳۶ افزایش یافت. همچنین، بازده حفاظت از تداخل الکترومغناطیسی در نمونه جامد PP/CNT۳ به ۱۱dB و در نمونه اسفنجی PP/CNT۳-F به ۹.۵dB رسید. نتایج آزمون های مکانیکی نشان داد، با افزودن نانوذرات کربن خواص مکانیکی کششی بهبود می یابد. همچنین، افزودن الیاف شیشه به نمونه های جامد باعث بهبود مدول و استحکام کششی می شود. اما، به دلیل برهم کنش ضعیف با پلی پروپیلن خواص کششی در نمونه های اسفنجی کاهش می یابد. نتایج استحکام فشاری و استحکام ضربه ای اسفنج ها نشان داد، با افزودن الیاف و نانوذرات این خواص نیز بهبود می یابند.

Keywords:

اسفنج میکروسلولی , نانوکامپوزیت , هیبرید , حفاظت از تداخل الکترومغناطیسی , خواص مکانیکی