دانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-38239320221122The effect of graphene nanoparticles on the strength of sandwich panel structure under quasi-static loading and low-velocity impactاثر نانو ذرات گرافن بر مقاومت ساختار پانل ساندویچی تحت بارگذاری شبه استاتیک و ضربه سرعت پایین1994200570242510.22068/jstc.2023.563568.1803FAمهدی رضوانی توکلدانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسالمی واحد تهران جنوب، تهران.0000000273430146مهدی یارمحمد توسکیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسالمی واحد تهران جنوب، تهران.محسن جباریدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسالمی واحد تهران جنوب، تهران.مهرداد جوادیاستادیار، مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسالمی واحد تهران جنوب، تهران.0000-0001-6328-1063Journal Article20221028In recent decades, the use of nanoparticles in composite structures and composite sandwich panels has expanded due to the achievement of mechanical and physical properties. In the present study, the effect of graphene nanoparticles on the strength of a sandwich panel structure with a new vein geometry model under quasi-static loading and low-velocity impact has been investigated. The vein structures are made of glass/epoxy layers with different percentages of 0.0, 0.1, 0.3 and 0.5% of graphene nanoparticles. In addition, polyurethane foam was used in the center of the sandwich vein structure. In order to check the damage inside the vein structure, cut-out images of the damage have been prepared and the results have been reported. In addition, FE-SEM analysis was used to investigate the microstructure and evaluate the distribution of graphene nanoparticles in the polymer structure. The characteristics of crashworthiness in the tested samples were discussed. It was concluded that this type of sandwich vein structure with polyurethane foam core can limit the propagation of the damage in quasi-static loading and drop weight test and keep the sandwich structure healthy. On the other hand, as a result of the impact, several different failure modes have occurred, including fiber failure, matrix cracking, delamination, Foam detachment, foam failure, and foam crushing. After the FE-SEM analysis, it was observed that the sandwich structure with 0.3% of nanoparticles has a higher density than the other tested structuresدر دهههای اخیر، استفاده از نانو ذرات در ساختارهای کامپوزیتی و پانلهای ساندویچ کامپوزیتی به دلیل بدست آمدن خواص مکانیکی و فیزیکی گسترش پیدا کرده است. در مطالعه حاضر، اثر نانو ذرات گرافن بر مقاومت یک ساختار پانل ساندویچی با مدل هندسهای رگهای جدید تحت بارگذاری شبه استاتیک و ضربه سرعت پایین مورد بررسی قرار گرفته است. ساختارهای رگه ای از لایه های شیشه / اپوکسی با درصدهای مختلف 0.0، 0.1، 0.3 و 0.5 درصد نانو ذرات گرافن ساخته شدهاند. بعلاوه، در مرکز ساختار رگه ساندویچی، از فوم پلیاورتان استفاده شده است. جهت بررسی آسیب در درون ساختار رگه، تصاویر نمای برش خورده آسیب تهیه و نتایج آن گزارش شده است. علاوه بر این، از آنالیز FE-SEM به منظور بررسی ریزساختار و ارزیابی توزیع نانو ذرات گرافن در ساختار پلیمری استفاده شد. ویژگیهای قابلیت ضربهپذیری در نمونه های آزمایش شده مورد بحث قرار گرفت. نتیجه گرفته شد که این نوع از ساختار رگهای ساندوچی با هسته فوم پلیاورتان، می تواند انتشار آسیب در بارگزاری شبه استاتیک و تست سقوط وزنه را محدود کند و ساختار ساندویچی را سالم نگه دارد. از طرفی، مشاهده شده است که در اثر ضربه چندین حالت شکست مختلف از جمله شکست الیاف، ترک ماتریس، لایه لایه شدگی، جدا شدگی بین الیاف و فوم، شکست فوم و له شدن فوم رخ داده است. بعد از آنالیز FE-SEM مشاهده شد که ساختار ساندویچی با 0.3 درصد نانو ذرات، دارای تراکم بیشتری نسبت به سایر ساختارهای آزمایش شده میباشدhttps://jstc.iust.ac.ir/article_702425_6efad772aa4f39a79efd384a1b507b07.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-38239320221122Investigating the effect of the shot peening process on the properties and quality of Al-Al2O3 composite coating created by cold sprayingبررسی تأثیر فرآیند ساچمه زنی بر خواص و کیفیت پوشش کامپوزیتAl-Al2O3 ایجادشده به روش پاشش سرد2006201070231010.22068/jstc.2023.563598.1804FAافشین جودکیکارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران.محمد جواد اشرفیدانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران.Journal Article20221111In this research, Al-Al2O3 composite coating was created using cold spraying process on Al-1050 alloy sheet. In order to create the coating, pure aluminum powder and Al2O3 powder were mixed with equal weight percentage (50% wt.). The coating was done using nitrogen gas at a temperature of 300 ℃ and a pressure of 30 bar and a spraying distance of 20 mm. Moreover, the coating was shot peened using a centrifugal process with a speed of 3000 rpm and peen size of 0.6 mm for 3 minutes. The effect of the shot peening process on the properties and quality of the coating was investigated. The characteristics of the coating were investigated using microhardness measurement, scanning electron microscope, Clemex image analysis software, and atomic force microscope. The results show that the hardness of the coating increases by 10% due to the shot peening process on the composite coating and the porosity of the coating decreases by 80% due to the shot peening process. The results of the atomic force microscope show that the surface roughness increases due to the shot peening process, and on the other hand, the coating thickness decreases due to condensation and wear.در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Al-Al2O3با استفاده از فرآیند پاشش سرد بر روی ورق آلیاژ Al-1050 ایجاد شد. بهمنظور ایجاد پوشش پودر آلومینیوم خالص و پودرAl2O3 با درصد وزنی 50 درصد مخلوط شدند. پوشش با استفاده از گاز نیتروژن در دمای 300 درجه سانتیگراد و فشار 30 بار و فاصلهی پاشش 20mm انجام شد. و پوشش ایجادشده با استفاده از فرآیند ساچمهزنی سانتریفیوژی با سرعت 3000 دور بر دقیقه و اندازه ساچمه 0.6mm به مدتزمان 3 دقیقه مورد ساچمه زنی قرار گرفت. اثر فرآیند ساچمهزنی بر خواص و کیفیت پوشش موردبررسی قرار گرفت مشخصات پوشش با استفاده از ریز سختی سنجی، میکروسکوپ الکترونی روبشی، نرمافزار تحلیل تصاویرclemex ، میکروسکوپ نیروی اتمی موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان میدهد که براثر فرآیند ساچمه زنی بر روی پوشش کامپوزیت 10 درصد سختی پوشش افزایش مییابد و تخلخل پوشش براثر فرآیند ساچمه زنی به مقدار 80 درصد کاهش مییابد. نتایج میکروسکوپ نیروی اتمی نشان میدهد براثر فرایند ساچمهزنی زبری سطح افزایش مییابد، و از سوی دیگر به دلیل متراکم شدن و سایش کاهش ضخامت در پوشش رخ میدهد.https://jstc.iust.ac.ir/article_702310_4802f43e5dcecfa06693489fa5572555.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-38239320221122Manufacturing and evaluation of mechanical and physical properties of green geopolymer composite reinforced with kenaf fibers and carbon nanotubesساخت و ارزیابی ویژگیهای مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت سبز ژئوپلیمری تقویتشده با الیاف کنف و نانولوله کربنی2011202270242610.22068/jstc.2023.1972309.1809FAوجیهه صادقی پناهدانشجوی دکتری فرآوردههای چندسازه چوبی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان .محراب مدهوشیاستاد، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.0000-0001-6845-2749تقی طبرسااستاد ، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، گرگان.مرتضی ناظریاندانشیار، گروه سامانههای زیستی، تهران، دانشگاه شهید بهشتی، پردیس زیرآب، مازندران.ابراهیم نجفی کانیدانشیار، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه سمنان.زهرا عبدالله نژادگروه مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه کانکتیکاتJournal Article20221113The aim of this study was manufacturing and evaluation of the mechanical and physical (water absorption) of a green geopolymer composite reinforced with kenaf fibers and carbon nanotubes. For this purpose, the effect of amount of kenaf fibers, carbon nanotubes and water each in 5 levels (% wt) compared to metakaolin-based geopolymer and steel slag on the mechanical and physical properties of the composite were evaluated. Response surface method and central composite design were used as statistical method to select the mixtures. Bending tests (bending strength, modulus of elasticity and fracture toughness), compression test and water absorption were conducted on the samples. Also, ultrastructure of geopolymer and dispersion quality of carbon nanotubes and kenaf fibers in the composite matrix, was evaluated by FESEM images. The results showed that by increasing the amount of kenaf fibers up to 7.5%, the bending strength, compressive strength, fracture toughness and water absorption increased, whilst at higher amounts of the fibers, the values of mechanical strength decreased. Also, the use of carbon nanotube as a reinforcement up to 0.6%, had a positive effe on increasing the mechanical strengths of the composite. The results of FESEM showed that with increasing the amount of percentage of kenaf fibers, and carbon nanotubes the diameters of pores in matarix highly increased. Generally, in this research accoriding to the statistical results, the sample with the combination of 7.5% kenaf fiber, 0.6% carbon nanotube and 29% water is introduced as the optimal combination.این تحقیق با هدف ساخت و ارزیابی ویژگیهای مکانیکی و فیزیکی (جذب آب) کامپوزیت سبز ژئوپلیمر تقویتشده با الیاف کنف و نانولوله کربنی انجام شد. برای این منظور تاثیر مقدار الیاف کنف، نانولوله کربن و نیز مقدار آب هر کدام در 5 سطح (درصد وزنی) نسبت به ژئوپلیمر مبتن ی بر متاکائولن و سرباره فولاد بر خواص مکانیکی و فیزیکی کامپوزیت مورد ارزیابی قرار گرفتند. از روش آماری سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی برای انتخاب اختلاطها استفاده شد. بر روی نمونهها، آزمونهای خمش (مقاومت خمشی، مدول الاستیستیه و چقرمگی شکست)، فشار و جذب آب انجام گردید. همچنین، ریزساختار ژئوپلیمر و کیفیت پراکندگی نانولوله کربن و الیاف کنف در ماتریس کامپوزیت با استفاده از تصاویرFESEM ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که با اضافهکردن مقدار الیاف کنف تا سطح 7.5 درصد مقاومت خمشی، فشاری، چقرمگی شکست و جذب آب افزایش یافتند، در حالیکه در مقادیر بالاتر الیاف مقادیر مقاومت مکانیکی روند نزولی داشتند. همچنین حضور نانولوله کربن بهعنوان تقویتکننده، تا سطح 0.6 درصد تاثیر مثبت در افزایش مقادیر مقاومتی کامپوزیت داشتند. بررسیهای FESEM نیز افزایش اندازه منافذ ماده زمینه را با افزایش مقدار نانوالیاف و نانولوله کربن نشان داد. به طور کلی در این تحقیق، با توجه به نتایج آماری، نمونه با ترکیب شرایط اختلاط الیاف کنف 7.5 درصد، نانولوله کربن 0.6 درصد و آب به مقدار 29 درصد به عنوان ترکیب بهینه معرفی میگردد.https://jstc.iust.ac.ir/article_702426_7a29b086d1029949dd530fe71554cc53.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-38239320221122Fabrication and characterization of reduced graphene oxide-cobalt (rGO-Co) composite nanoparticlesfor use in hyperthermiaساخت و مشخصهیابی نانوذرات کامپوزیتی گرافناکسید احیا شده-کبالت (rGO-Co) برای استفاده در هایپرترمی2023203270205310.22068/jstc.2023.1975436.1815FAآناهیتا کاکونددانشجوی دکتری، مهندسی پزشکی، واحد علوم وتحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران.سیدخطیب الاسلام صدرنژاداستاد تمام، مهندسی مواد و متالوژی، دانشگاه صنعتی شریف، تهران.Journal Article20221130The use of nanoparticles in the hyperthermia method is very effective due to their small size to penetrate the cancer cell and better control and uniform temperature distribution. Cobalt nanoparticles are a good option in hyperthermia due to their saturated momentum and excellent magnetic properties. On the other hand, to minimize the cytotoxicity of cobalt nanoparticles and improve hyperthermia, it is necessary to use cobalt nanoparticles in composite form with other materials. For this purpose, in the present study, reduced cobalt-reduced cobalt (rGO-Co) composite nanoparticles were synthesized for use in heat treatment by the co-precipitation method. The synthesized powders were characterized by FESEM, TEM, XRD, VSM, and DSC-TGA tests, and the MTT test was used to determine biocompatibility, and hyperthermia test was used to determine the specific adsorption rate of the material. The results of the hyperthermia test showed a higher specific adsorption rate of rGO-Co composite nanoparticles than graphene oxide and cobalt nanoparticles. The study of the biological behavior of rGO-Co composite nanoparticles at concentrations of 30-100 μg/ml showed good biocompatibility of rGO-Co composite nanoparticles in comparison with cobalt nanoparticles. Fibroblasts grew and proliferated well at concentrations of 30 and 50 μg/ml.استفاده از نانوذرات در روش هایپرترمی به دلیل اندازه کوچک آنها به جهت نفوذ در سلول سرطانی و قابلیت کنترل بهتر و پخش یکنواخت دما خیلی موثر است. نانوذرات کبالت به سبب مومنت اشباع و خواص مغناطیسی عالی خود گزینه مناسبی در درمان هایپرترمی است. از طرفی بهمنظور بهحداقل رساندن سمیت سلولی نانوذرات کبالت و بهبود عملکرد هایپرترمی ضروری است نانوذرات کبالت به صورت کامپوزیت با مواد دیگر استفاده گردد. بدین منظور در پژوهش حاضر نانوذرات کامپوزیتی گرافناکسید احیا شده- کبالت (rGO-Co) جهت کاربرد در درمان گرمایی به روش همرسوبی سنتز گردید. مشخصهیابی پودرهای سنتز شده توسط آزمونهای FESEM، TEM، XRD ، VSM و DSC-TGA انجام شد و آزمون MTT برای تعیین زیستسازگاری و آزمون هایپرترمی برای تعیین نرخ جذب مخصوص مواد استفاده شده است. نتایج آزمون هایپرترمی نشاندهنده نرخ جذب مخصوص بالاتر نانوذرات کامپوزیتیrGO-Co نسبت به گرافناکسید و نانوذرات کبالت بود. بررسی رفتار بیولوژیکی نانوذرات کامپوزیتی rGO-Co در غلظتهای 30-100 μg/ml ، حاکی از زیست-سازگاری خوب نانوذرات کامپوزیتی rGO-Co در مقایسه با نانوذرات کبالت بود. بهطوری که سلولهای فیبروبلاست در نمونههای حاوی غلظتهای 30 و 50 μg/ml به خوبی رشد و تکثیر کردند.https://jstc.iust.ac.ir/article_702053_f67365d07853a2820169a0acfb29b7de.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-38239320221122Modeling and analysis of mechanical behavior of drilled laminated composites subjected to tensile and compressive loadsمدلسازی وتحلیل رفتار مکانیکی چندلایههای کامپوزیتی دریلکاری شده تحت بار کششی و فشاری2033204570389410.22068/jstc.2023.558291.1796FAمهناز ذاکریدانشیار، آزمایشگاه پژوهشی سازههای پیشرفته، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهرانهادی قسمتی کوچکیفارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.مجیدرضا آیت اللهیاستاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.Journal Article20221218In this paper, first, the process of modeling the delamination due to the traditional drilling process with twist bit in composite laminates in the finite element bed has been described and the drilling results in a laminate have been investigated. Then, the mechanical behavior of this laminate containing the delamination was studied under uniaxial loading and the results of the analysis were compared with the literature. For this analysis, the mechanical and strength properties and behavior of the composite layers were assigned by writing the structural laws of anisotropic materials and the Hashin damage criterion, respectively, in the form of VUMAT subroutine in ABAQUS software. To monitor the delamination phenomenon, cohesive elements between the layers were used based on the bilinear traction-separation law. There was a good agreement between the results of the present finite element analysis and the previous researches. In the following, the behavior of drilled composite laminate containing primary drilling-induced delamination under tensile and compressive loads was investigated. The results show that in the case where the initial delamination was applied around the hole, the tensile and compressive strength of the laminate decrease by 5.5 and 19.5 percent on average, respectively, compared to the case where the drilled plate was analyzed regardless of the initial delamination. The larger the delamination area, the greater the strength dropدر این مقاله، ابتدا روند مدلسازی تورق ناشی از فرآیند دریلکاری سنتی با مته دریل پیچشی در چندلایههای کامپوزیتی در بستر اجزاء محدود، شرح داده شده و نتایج دریلکاری در یک چندلایه بررسی میگردد. سپس رفتار مکانیکی این چندلایه حاوی تورق، تحت بارگذاری تک محوری مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج تحلیل حاضر با ادبیات موجود مورد مقایسه قرار میگیرد. برای این تحلیل، ویژگیها و رفتار مکانیکی و استحکامی لایههای کامپوزیت به ترتیب با نگارش قوانین ساختاری مواد ناهمسانگرد و معیار آسیب هاشین، در قالب زیرروال وی یومت در نرم افزار آباکوس به لایهها اختصاص داده میشود. به منظور پایش پدیده تورق، بین لایهها از المانهای چسبندۀ تابع قانونِ کشش- جدایش دو خطی استفاده میشود. بین نتایج تحلیل اجزاء محدود حاضر و نتایج پژوهشهای پیشین تطابق خوبی برقرار است. در ادامه، رفتار چندلایه کامپوزیتی سوراخدار حاوی تورق اولیه ناشی از دریلکاری، تحت بار کششی و فشاری مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج نشان میدهد در حالتی که تورق اولیه در اطراف سوراخ اعمال شود، نسبت به حالتی که صفحه سوراخدار بدون توجه به تورق اولیه تحلیل شود، استحکام کششی و فشاری قطعه به ترتیب به طور میانگین به میزان5.5 و 19.5درصد کاهش یافته است. هر چه اندازه ناحیه تورق بیشتر باشد، افت استحکام نیز بیشتر خواهد بود.https://jstc.iust.ac.ir/article_703894_590013231ca18c38c89743816554e388.pdfدانشگاه علم و صنعت ایرانعلوم و فناوری کامپوزیت2383-38239320221122A review on anti-corrosion self-healing epoxy coatingsمروری بر پوششهای ضدخوردگی خودترمیمشونده بر پایه رزین اپوکسی2046206270378810.22068/jstc.2023.1983220.1819FAصادق صحراییاستادیار، گروه مهندسی پلیمر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان .فاطمه آهنگرانپژوهشگر پسادکتری، گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان0000-0002-3931-3747Journal Article20230101Epoxy resins are widely used as coating to protect metals in various applications. The properties such as very good processability, excellent chemical resistance, good insulation against electricity, and strong adhesion to non-homogeneous materials have caused epoxy materials to be widely considered in the coating industries. Epoxy coatings are susceptible to damage such as microcracking. These types of damages cause defects in the coating and reduce the appearance (beauty) and mechanical strength of the coating. Also, the penetration of water, oxygen and corrosive agents to the surface of the metal is accelerated. As a result, the local corrosion occurs in the metal. The repair process of polymer coatings is time-consuming, expensive, and in many cases it is impossible to detect the damages and access them for repair. Therefore, it is very important to find a solution to automatically repair the microcracks without any type of human intervention and the replacement of new components. Therefore, this can be possible by designing self-healing intelligent systems. The most common method of preparing self-healing coatings is microencapsulation of healing agent in polymer or mineral shells and embedding the prepared microcapsules in the epoxy matrix. The self-healing properties of the epoxy coatings can be investigated with electrical impedance spectroscopy and salt spray tests. In this research, the studies on self-healing epoxy coatings have been reviewed.رزینهای اپوکسی به طور گسترده-ایی به عنوان یک ماده پوششی برای حافظت از فلزات در کاربردهای مختلف، به کار میرود. ویژگیهایی نظیر فرآیندپذیری بسیار خوب، مقاومت شیمیایی عالی، عایق بودن خوب نسبت به الکتریسته و چسبندگی قوی رزین اپوکسی به مواد غیر هم جنس موجب شده است این مواد به طور گسترده در صنایع تولید پوشش مورد توجه قرار گیرند. پوششهای اپوکسی مستعد آسیبهایی نظیر میکروترک میباشند. این نوع آسیبدیدگیها موجب ایجاد نقایصی در پوشش، افت ویژگیهای ظاهری (زیبایی) و استحکام مکانیکی پوشش میشوند. همچنین مسیرهایی برای تسریع ورود آب، اکسیژن و گونههای خورنده به سطح فلز ایجاد میشود، در نتیجه خوردگیهای موضعی در فلز رخ میدهد. فرآیند ترمیم قطعات ساخته شده از پوششهای پلیمری زمانبر، گران قیمت و در بسیاری از موارد امکان تشخیص آسیب و دسترسی به آنها برای انجام ترمیم غیرممکن میباشد. از این رو یافتن راهحلی به منظور ترمیم خودکار میکروترکها بدون نیاز به مداخله بشر و جایگزینی مواد جدید، بسیار حائز اهمیت میباشد. بنابراین، به دنبال پژوهش و تلاشهای زیادی که در این زمینه انجام شده است، این مهم با طراحی سامانههای هوشمند خودترمیم شونده عملی میگردد. رایجترین روش تهیه پوششهای خودترمیمشونده، میکروکپسوله کردن عامل ترمیم در پوستههای پلیمری یا معدنی و جااسازی میکروکپسولهای تهیه شده در ماتریس اپوکسی میباشد. بررسی خاصیت خودترمیمی در پوششهای اپوکسی با آزمونهای طیف سنجی امپدانس الکتریکی و اسپری نمک انجام میگیرد. در این پژوهش، مطالعات انجام شده در زمینه پوششهای اپوکسی خودترمیمشونده، مرور خواهد شد.https://jstc.iust.ac.ir/article_703788_8963fab4d5df3381f903be82f47ffe5f.pdf