نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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

3 دانشیار، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

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

چکیده

وقوع آسیب امری اجتناب ناپذیر در کامپوزیت های زمینه پلیمری است. آسیب‌ها در این کامپوزیت‌ها به صورت تورق، ترک‌های سطحی، ترک‌ها در پلیمر و غیره می‌باشند. سیستم های خودترمیم با جلوگیری از رشد آسیب‌ها موجب افزایش عمر کاری سازه می شوند. در تحقیق حاضر، کامپوزیت پلیمری خودترمیم شونده اپوکسی-الیاف شیشه حاوی میکروکانال‌های آوندی ساخته شده و تعمیر سازه با انتقال مواد ترمیمی انجام شده است. نمونه ها با روش لایه‌گذاری دستی و کانال‌های میکروآوندی از طریق پیش‌شکل‌های جامد ساخته شدند. عامل مهم برای ترمیم موثر این سازه‌ها پس از ایجاد آسیب، سیالیت بالا و امتزاج‌پذیری مناسب در محل آسیب می‌باشد، لذا از سیستم رزین و هاردنر انیدریدی در این تحقیق به عنوان عامل ترمیم کننده استفاده شد که سیالیت بالاتری را نسبت به رزین و هاردنرهای آمینی دارند. هدف از پژوهش حاضر بررسی زمان مطلوب ترمیم جهت بدست آوردن راندمان ترمیم بهینه سیستم است. بدین منظور کانال‌های میکروآوندی با درصد حجمی ثابت (%4) در ساختار کامپوزیت تعبیه شدند. خواص خمشی و کششی نمونه ها با گذشت زمان های مختلف (صفر، 4، 7 و 11 روز) پس از ایجاد آسیب اولیه مورد بررسی قرار گرفتند. پس از شکست و ایجاد عیب در ساختار، مواد ترمیمی موجود در میکروکانال‌ها به محل ترک جریان یافته و با گذشت زمان، عملیات پلیمریزاسیون و ترمیم مجدد سازه تکمیل شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار بازیابی استحکام خمشی و کششی به ترتیب به میزان 59.07 درصد و 68.05 درصد برای نمونه ترمیم شده با گذشت 7 روز پس از ایجاد آسیب اولیه حاصل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of time on healing behavior of microvascular channels based self-healing E-glass fibers/epoxy composite under flexural and tensile loadings condition

نویسندگان [English]

  • M. A. Mohammadi 1
  • Mohammadreza Babollhavaejie 2
  • Mohammad Reza Zamani 4

1 Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology

2 Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran

4 School of Mechanical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

The occurrence of damage is an unavoidable fact in polymer composites. Damage modes in polymer composites are delamination, surface cracking, polymer cracking, etc. The presence of self-healing could extend the service life time of structure via preventing of damage growth. In this study, a self-healing E-glass fibers/epoxy composite based on micro-vascular channels has been fabricated and focused on the repair of the structure through the delivery of self-healing agents. The specimens were fabricated by hand lay-up route, while the fabrication of microvascular channels was conducted through creating solid preforms and then removing them. Since an important factor for effective healing of this structures after damage creation is high fluidity and suitable miscibility in the damage area, so anhydride resin-hardener system was used because of the higher fluidity in comparison to the amine resin-hardener. The aim of this study is to investigate the role of healing time for achieve of system optimum healing efficiency. To do so, microvascular channels with a constant volume fraction (4%) were incorporated in the composites. The flexural and tensile behavior of the specimens were assessed during the different times (0, 4, 7 and 11 days) from the primary damage creation. After damage creation and break, healing agents present in the microvascular channels flowed in the damage area and over a time span local polymerization and restoring of structure were completed. The results showed that, the highest flexural and tensile strength recovery was obtained 59.07% and 68.05% for the specimen after 7 days from initial damage creation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polymer composite
  • Self-healing
  • Microvascular channels
  • Flexural Strength
  • Tensile strength