بررسی تجربی رفتار کششی کامپوزیت پلیمری خودترمیم شونده تحت اثر سیکل های گرمایشی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

تشکیل میکروترک ها در ساختار مواد مهندسی از جمله کامپوزیت ها یکی از رایج ترین دلایل واماندگی آن ها می باشد. از طرفی تکنیک های بازرسی و نگهداری مشکل و پر هزینه می باشند، همچنین در بعضی موارد حتی اگر بازرسی ها و تشخیص به درستی انجام شود، همواره امر ترمیم ممکن نیست. از این رو مهندسان از خودترمیمی در سیستم های بیولوژیکی الهام گرفته و از این موضوع برای ترمیم مواد مختلف از جمله کامپوزیت ها استفاده کرده اند. در این پژوهش با بهره گیری از روش های خودترمیمی، به ترمیم میکروترک ها و آسیب های ایجاد شده در یک کامپوزیت اپوکسی- الیاف شیشه پرداخته شده است. بدین منظور از یک سری میکرولوله های توخالی شیشه ای برای ایجاد مکانیزم ترمیم شوندگی استفاده شد. این میکرولوله ها با نوعی ماده ترمیمی که یک رزین دوجزئی می باشد، پر شدند. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر سیکل های گرمایشی بر زمان ترمیم در این کامپوزیت هاست. بدین منظور سیکل های حرارتی متوالی (1، 3 و 5 سیکل) در محدوده دمایی 25 تا 70 درجه سانتی گراد پس از ایجاد آسیب در نمونه، اعمال شدند. نتایج آزمون کشش بیانگر آن بود که بازده ترمیم 86 درصدی که با گذشت 7 روز بدست آمده، تقریباً با اعمال 5 سیکل گرمایشی در محدوده دمایی یاد شده با گذشت تنها 1 روز حاصل می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experiment study of tensile behavior of self-healing polymer composite under heating cycles

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohammad Reza Khalili 1
  • Mohsen Zarei 1
  • Reza Eslami-Farsani 2
  • Mohammad Reza Zamani 3
1 Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
2 Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
3 Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Micro-cracks creation in material’s structures including composites is one of the most common failure reasons of those materials. On the other hand, inspection and maintenance techniques are difficult and expensive. Also in some occasions even if inspections and detection were implemented correctly, the self-healing action is not always possible. Nevertheless, engineers were inspired by self-healing action in biological systems and used this innovation for the healing of different kinds of materials such as composites. In this study, using the self-healing approaches, micro-crack and damage healing of a epoxy-glass fibers composite were under consideration. So one series of hollow glass micro-tubes were used to fabricate self-healing mechanism. These micro-tubes were filled by one self-healing agent which is one two-part resin. The aim of the present study was to investigate the effect of heating cycles over time is restored in the composite. So consecutive temperature cycles (1, 3 and 5 cycles) in temperature were implemented in the range of 25-70 °C after damage creation in the sample. The results of tension tests show that a 86% healing efficiency can be gained after 7 days almost with 5 cycles of heat in mentioned temperature range only after one day.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Epoxy-glass fiber composite
  • Self-healing phenomenon
  • Heating cycle
  • Tensile Behavior