رضا یزدان پرست - دانشجوی دکتری دانشگاه تهران، دانشکده علوم و فنون نوین، گروه مهندسی هوافضا
رهام رفیعی - استاد تمام دانشگاه تهران، دانشکده علوم و فنون نوین، گروه مهندسی هوافضا

امروزه استفاده از نانولوله های کربن جهت بهبود خواص ماتریس های پلیمری در نانوکامپوزیت ها وکامپوزیت های چندلایه به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است . نانولوله های کربن با توزیع پراکنده و تصادفی نقش قابل توجهی در بهبود خواص استحکامی و شکست این مواد دارد. در این مواد هرچه قدر تماس بین نانولوله کربن و ماتریس پلیمری به شکل کامل تری صورت گیرد اثر بخشی بهرهگیری از نانولوله های کربن بیشتر می گردد. بر همین اساس تعیین رفتار ناحیه تماسی بین نانولوله کربن و ماتریس های پلیمری از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است . در این زمینه استحکام برشی و نرمال و میزان انرژی لازم برای شکست ناحیه تماسی از جمله خواصی هستند که جهت مشخصه سازی رفتار ناحیه تماسی بین نانولوله کربن و ماتریس پلیمری ضرورت دارد. پژوهش حاضر با بهره گیری از یک رویکرد مدلسازی چند مقیاسی به تعیین این خواص در حالت وجود اثرات نرخ کرنش می پردازد. بدین ترتیب که ابتدا در مقیاس نانو با انجام آزمون بیرونکشی نانولوله کربن از طریق مدلسازی دینامیکی مولکولی ، استحکام برشی و میزان نیرو و انرژی لازم برای شکست کامل ناحیه تماسی به ازای سرعت های مختلف بیرونکشی استخراج می گردد. با تعیین این خواص در ادامه با مشخصه سازی رفتار ناحیه تماسی به وسیله المان ناحیه چسبناک، مدلسازی پیوسته بیرونکشی نانولوله کربن از طریق روش المان محدود در مقیاس مایکرو انجام می گردد. به منظور اطمینان از صحت مشخصه سازی صورت گرفته در گام نخست مشابه بودن نتایج آزمونهای بیرونکشی انجام شده در دو مقیاس مایکرو و نانو برای یک نانولوله کربن با طول و قطر مشخص به ازای یک سرعت بیرونکشی مورد ارزیابی می گیرد. در نهایت با بهرهگیری از خواص استخراج شده برای ناحیه تماسی ، مدلسازی المان محدود آزمون بیرونکشی برای یک نانولوله کربن با قطر و طول بسیار بزرگتر منطبق بر یک آزمون تجربی صورت می پذیرد. مشاهده سازگاری مناسب بین نتایج حاصل از مدلسازی انجام شده و آزمون تجربی در محاسبه حداکثر نیرو و انرژی لازم برای بیرونکشی نانولوله کربن حکایت از صحت مشخصه سازی صورت گرفته برای فاز میانی بین نانولوله کربن و رزین دارد.

نانولوله کربن ، مدلسازی چند مقیاسی ، خواص ناحیه تماسی ، آزمون بیرونکشی