نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان .
2 کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان.
چکیده
مقاومت به ضربه و جذب انرژی کامپوزیت های گرماسخت نه تنها به دلیل تردی ذاتی فاز زمینه یک چالش جدی محسوب می گردد، بلکه تقویت این فاز زمینه با دیگر مولفه های کامپوزیتی به دلیل وجود فازهای آگلوموره و برهمکنش های ضعیف در غیاب اصلاح کننده ها و عامل های کوپلینگ و در نتیجه انتقال نیروی ضعیف در فصل مشترک می تواند خواص جذب انرژی کامپوزیت های گرمانرم را بحرانی تر نماید. یکی از کمیت های هندسی مهم بر روی عوامل مذکور ضریب اندازه موثر الیاف می باشد. در این مطالعه، میکروکامپوزیت های هیبرید الیاف طبیعی کنف/پلی استر توسط روش ترکیب مستقیم با نسبت اندازه نامی الیاف کنف معادل 160، 250 و 320 ساخته شده و به منظور بررسی خواص هم افزایی، میکروذرات کربن سیاه با صفر تا 8 درصد وزنی به نمونه ها با درصد الیاف 5 افزوده شد. نتایج تاثیر مستقیم ضریب اندازه و درصد وزنی الیاف بر روی استحکام ضربه را با افزایش تا 203% نشان داد. اثر هم افزایی کربن سیاه بر روی نمونه های مرجع با طول الیاف 5/0 و 1 سانتیمتر با درصد 5 منجر به 108% افزایش در استحکام ضربه در طول الیاف 5/0 سانتیمتر شد ولیکن در طول الیاف بلندتر منجر به کاهش ضربه پذیری و عدم تاثیر چشمگیر بر انرژی جذب کامپوزیت ها شد. مشاهده 28 و 65 درصد بهبود انرژی جذب به ترتیب نسبت به پلی استر خالص و نمونه های مرجع 5% کنف با طول 5/0 سانتیمتر در 5% کربن سیاه اثر هم افزایی کربن سیاه/کنف را تائید نمود.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Energy absorption of polyester/kenaf fiber/carbon black hybrid composites affected by fibers aspect ratio
نویسندگان [English]
- Mehdi Karevan 1
- Mohammad Sadegh Mirzaei Sichani 2
- Ali Akbari Dastgerdi 2
1 Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
2 Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
چکیده [English]
Impact resistance and energy absorption of thermosetting composites not only due to the inherence brittleness of the matrix, but also reinforcing the matrix with other composite components due to agglomerated phases, weak interfacial interaction at the absence of functionalization and coupling agents and thus weak interfacial load transfer could result in more deteriorated thermosetting composites energy absorption behavior. One important geometrical quantity is the effective aspect ratio (AR) of fillers. In this study, hybrid microcomposites of natural kenaf fiber/polyester was prepared through a direct mixing technique using nominal fibers ARs of 160, 250 and 320. To evaluate the synergistic effects, micro-particles of carbon black (CB) at the loading of 0 to 8 wt% were added to specimens with kenaf wt% of 5. The results demonstrated the direct influence of AR and wt% of fibers on the impact resistance with up to 203% improvement. The synergistic effect of CBs on the reference sample containing 5 wt% of fibers of 0.5 and 1 cm and 5 wt% led to 108% increase in the impact resistance in the case of 0.5 cm long fibers; however, at longer fibers the addition of CB resulted in the decrease in impact resistance and no significant changes in absorbed energy. The observed 28 and 65% enhancement in the absorbed energy of behavior of samples filled 5wt% of CB and 5 wt% of kenaf with the length of 0.5 cm compared to neat polyester and the reference kenaf/polyester parts, respectively, confirmed the synergistic effect of CBs and kenaf.
کلیدواژهها [English]
- Microcomposites
- Natural kenaf fiber
- Impact resistance
- Energy absorption
- Synergy