مروری بر کامپوزیت های پلیمری و بررسی تاثیر نوع، اندازه و شکل تقویت کننده ها بر خواص مکانیکی آنها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه آزاد اسالمی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسالمی واحد تهران شمال، تهران، ایران

10.22034/irm.2022.152944

چکیده

امپوزیت کامپوزیتهای پلیمری به علت داشتن وزن پایین، خواص مکانیکی مطلوب و روش های پلیمری به علت داشتن وزن پایین، خواص مکانیکی مطلوب و روشهای تولید متنوع و آسان های تولید متنوع و آسانتر نسبت به بقیه تر نسبت به بقیهی 
انواع کامپوزیت انواع کامپوزیتها، مورد استقبال بسیاری از پژوهشگران و صنعتگران قرار گرفته است، در مقاله ها، مورد استقبال بسیاری از پژوهشگران و صنعتگران قرار گرفته است، در مقالهی پیش رو ، ابتدا فعالیت ی پیش رو ، ابتدا فعالیتها 
و تحقیقات پژوهشگران در جهت ساخت کامپوزیتهای پلیمری با خواص مکانیکی و استحکام باالتر و چگونگی اندازهگیری 
خصوصیات و ویژگی خصوصیات و ویژگیهای مهم مکانیکی و آزمون های مهم مکانیکی و آزمونهای مرتبط با آن مورد بررسی قرارگرفته، در بخش دیگر، انواع تقویت های مرتبط با آن مورد بررسی قرارگرفته، در بخش دیگر، انواع تقویتکنندههای 
استفاده شده در کامپوزیتهای پایه پلیمری از نظر نوع)طبیعی یا مصنوعی(، شکل و مورفولوژی سطحی)ذره ای، نانوذرات2بعدی، 
الیافی( و همچنین میزان تاثیرگذاری آنها بر خواص مکانیکی مرور شده است و درپایان به بررسی کامپوزیت های هیبریدی 
پرداخته شد. با توجه به نتایج و مطالعات صورت گرفته مشخص شد که میزان استحکام نمونههای کامپوزیتی با شکل و میزان 
استفاده از تقویت استفاده از تقویتکننده رابطه کننده رابطهی مستقیم دارد در این راستا به هر نحوی که سطح تماس تقویت ی مستقیم دارد در این راستا به هر نحوی که سطح تماس تقویتکننده با زمینه ی پلیمری بیشتر کننده با زمینه ی پلیمری بیشتر 
شود، خواص مکانیکی کامپوزیت افزایش می شود، خواص مکانیکی کامپوزیت افزایش مییابد که در نتیجه، تقویت یابد که در نتیجه، تقویتکنندههای نانوذره های نانوذرهای 2 بعدی و تقویتکنندههای الیافی 
دارای بیشترین سطح تماس و درنتیجه استحکام باالتری نسبت به کامپوزیت دارای بیشترین سطح تماس و درنتیجه استحکام باالتری نسبت به کامپوزیتهای حاوی تقویت های حاوی تقویتکنندههای ذره های ذرهای میباشند، در باشند، در 
انتها کامپوزیت های هیبریدی که شامل دو یا چند تقویت انتها کامپوزیت های هیبریدی که شامل دو یا چند تقویتکنندهی گوناگون می ی گوناگون میشوند به دلیل بهره شوند به دلیل بهرهگیری از مکانیزم گیری از مکانیزمهای مختلف های مختلف 
استحکامبخشی فاز زمینه، دارای خواص مطلوب مکانیکی بوده و توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Egbo, Munonyedi Kelvin. "A fundamental review on composite materials and some of their applications in 
biomedical engineering." (2020).
[2] Kumar, Amit, Kamal Sharma, and Amit Rai Dixit. "A review on the mechanical properties of polymer composites 
reinforced by carbon nanotubes and graphene." Carbon Letters (2020): 1-17.
 [3]Fu, Chenjie, Changzeng Yan, Linlin Ren, Xiaoliang Zeng, Guoping Du, Rong Sun, Jianbin Xu, and Ching-Ping 
Wong."Improving thermal conductivity through welding boron nitride nanosheets onto silver nanowires via silver 
nanoparticles." Composites Science and Technology 177 (2019): 118-126.
[4] Li, Yunlong, Quan Wang, and Shijie Wang. "A review on enhancement of mechanical and tribological properties 
of polymer composites reinforced by carbon nanotubes and graphene sheet: molecular dynamics simulations." 
Composites Part B: Engineering 160 (2019): 348-361.
[5] Arumugam, Soundhar, Jayakrishna Kandasamy, Ain Umaira Md Shah, Mohamed Thariq Hameed Sultan, 
Syafiqah Nur Azrie Safri, Mohd Shukry Abdul Majid, Adi Azriff Basri, and Faizal Mustapha."Investigations 
on the mechanical properties of glass fiber/sisal fiber/chitosan reinforced hybrid polymer sandwich composite 
scaffolds for bone fracture fixation applications." Polymers 12.7 (2020): 1501.
[6] Pourhashem, Sepideh, Farhad Saba, Jizhou Duan, Alimorad Rashidi, Fang Guan, Elham Garmroudi Nezhad, and 
Baorong Hou. "Polymer/Inorganic Nanocomposite Coatings with Superior Corrosion Protection Performance: A 
Review." Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2020).
[7] Karthik, K., D. Rajamani, A. Manimaran, and J. Udayaprakash."Evaluation of tensile properties on Glass/Carbon/
Kevlar fiber reinforced hybrid composites." Materials Today: Proceedings (2020). 
 [8]Saba, N., M. Jawaid, and M. T. H. Sultan. "An overview of mechanical and physical testing of composite materials." 
Mechanical and Physical Testing of Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites. 
Woodhead Publishing, 2019. 1-12.
 [9]Chavhan, Ganesh R., and Lalit N. Wankhade. "Improvement of the mechanical properties of hybrid composites 
prepared by fibers, fiber-metals, and nano-filler particles–A review." Materials Today: Proceedings 27 (2020): 
72-82.
[10] Unterweger, Christoph, Tina Mayrhofer, Francesco Piana, Jiri Duchoslav, David Stifter, Claudia Poitzsch, and 
Christian Fürst."Impact of fiber length and fiber content on the mechanical properties and electrical conductivity 
of short carbon fiber reinforced polypropylene composites." پ
[11]Senthilkumar, K., N. Saba, M. Chandrasekar, M. Jawaid, N. Rajini, Othman Y. Alothman, and Suchart 
Siengchin."Evaluation of mechanical and free vibration properties of the pineapple leaf fibre reinforced polyester 
composites." Construction and Building Materials 195 (2019): 423-431.
[12]Hemath, Mohit, Sanjay Mavinkere Rangappa, Vinod Kushvaha, Hom Nath Dhakal, and Suchart Siengchin."A 
comprehensive review on mechanical, electromagnetic radiation shielding, and thermal conductivity of fibers/
inorganic fillers reinforced hybrid polymer composites." Polymer Composites 41.10 (2020): 3940-3965.
[13]Liao, Ken-Hsuan, Shingo Kobayashi, Hyunwoo Kim, Ahmed A. Abdala, and Christopher W. Macosko."Influence 
of functionalized graphene sheets on modulus and glass transition of PMMA." Macromolecules 47.21 (2014): 
7674-7676.
 [14]Yadav, P. S., Rajesh Purohit, and Anil Kothari. "Study of friction and wear behaviour of epoxy/nano SiO2 based 
polymer matrix composites-a review." Materials Today: Proceedings 18 (2019): 5530-5539.
[15]Salimian, S., and A. Zadhoush. "Water-glass based silica aerogel: unique nanostructured filler for epoxy 
nanocomposites." Journal of Porous Materials 26.6 (2019): 1755-1765.
[16]Girisha, C., Gunti Sanjeevamurthy, and G. R. Srinivas. "Sisal/coconut coir natural fibers-epoxy composites: 
water absorption and mechanical properties." Int J Eng Innov Technol 2 (2012): 166-170.
[17]Chung, Deborah DL. "Composite materials for electrical applications." Composite Materials. Springer, London, 
2003. 73-89.
[18]Oksman, Kristiina. "Mechanical properties of natural fibre mat reinforced thermoplastic." Applied Composite 
Materials 7.5-6 (2000): 403-414.
19] Susheel, Kalia, B. S. Kaith, and Kaur Inderjeet. "Pretreatments of natural fibers and their application as reinforcing 
material in polymer composites: a review." Polym Eng Sci 49.7 (2009): 1253-72.
 [20]Maharana, Sunil Manohar, Priyaranjan Samal, Janaki Dehury, and Pragyan Paramita Mohanty. "Effect of fiber 
content and orientation on mechanical properties of epoxy composites reinforced with jute and Kevlar." Materials 
Today: Proceedings 26 (2020): 273-277.
[21]Radford, K. C. "The mechanical properties of an epoxy resin with a second phase dispersion." Journal of Materials 
Science 6.10 (1971): 1286-1291.
[22] Ouyang, Yuge, Xiaofei Li, Fei Ding, Liuyang Bai, and Fangli Yuan."Simultaneously enhance thermal conductive 
property and mechanical properties of silicon rubber composites by introducing ultrafine Al2O3 nanospheres 
prepared via thermal plasma." Composites Science and Technology 190 (2020): 108019.
[23] Awad, Sameer A., and Eman M. Khalaf. "Investigation of improvement of properties of polypropylene modified 
by nano silica composites." Composites Communications 12 (2019): 59-63.
[24]Ahmad, Md Wasi, Baban Dey, Gautam Sarkhel, Dibyendu Sekhar Bag, and Arup Choudhury. "Exfoliated 
graphene reinforced polybenzimidazole nanocomposite with improved electrical, mechanical and thermal 
properties." Materials Chemistry and Physics 223 (2019): 426-433.
 [25]Ren, Yanjuan, Yafei Zhang, Haoming Fang, Tianpeng Ding, Jinlai Li, and Shu-Lin Bai. "Simultaneous 
enhancement on thermal and mechanical properties of polypropylene composites filled with graphite platelets 
and graphene sheets." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 112 (2018): 57-63.
 [26]Zhou, Shengtai, Andrew N. Hrymak, and Musa R. Kamal. "Electrical, thermal, and mechanical properties of
polypropylene/multiwalled carbon nanotube micromoldings." Polymer Composites 41.4 (2020): 1507-1520.
[27]Wang, Wei, Guoxin Xie, and Jianbin Luo. "Black phosphorus as a new lubricant." Friction 6.1 (2018): 116-142.
[28]Sha, Zhen-Dong, Qing-Xiang Pei, Zhiwei Ding, Jin-Wu Jiang, and Yong-Wei Zhang."Mechanical properties and 
fracture behavior of single-layer phosphorene at finite temperatures." Journal of Physics D: Applied Physics 48.39 
(2015): 395303.
[29]Shuai, Cijun, Hang Sun, Chengde Gao, Pei Feng, Wang Guo, Youwen Yang, Mingchun Zhao, Sheng Yang, Fulai 
Yuan, and Shuping Peng. "Mechanical reinforcement of bioceramics scaffolds via fracture energy dissipation 
induced by sliding action of MoS2 nanoplatelets." Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 
75 (2017): 423-433.
[30]Pang, Jinbo, Rafael G. Mendes, Alicja Bachmatiuk, Liang Zhao, Huy Q. Ta, Thomas Gemming, Hong Liu, 
Zhongfan Liu, and Mark H. Rummeli."Applications of 2D MXenes in energy conversion and storage systems." 
Chemical Society Reviews 48.1 (2019): 72-133.
[31]Liu, Changzhen, Shibing Ye, and Jiachun Feng. "Promoting the dispersion of graphene and crystallization of poly 
(lactic acid) with a freezing-dried graphene/PEG masterbatch." Composites Science and Technology 144 (2017): 
215-222.
[32]Wang, Xin, Hongyu Yang, Lei Song, Yuan Hu, Weiyi Xing, and Hongdian Lu. "Morphology, mechanical and 
thermal properties of graphene-reinforced poly (butylene succinate) nanocomposites." Composites Science and 
Technology 72.1 (2011): 1-6.
[33]Jiang, Lingqing, Haian Xie, Yan Hou, Shan Wang, Yushuang Xia, Yang Li, Guo-Hua Hu, Quanling Yang, Chuanxi 
Xiong, and Zhaodongfang Gao. "Enhanced piezoelectricity of a PVDF-based nanocomposite utilizing high-yield 
dispersions of exfoliated few-layer MoS2." Ceramics International 45.9 (2019): 11347-11352.
[34]Cui, Zhenhua, Andre P. Martinez, and Douglas H. Adamson. "PMMA functionalized boron nitride sheets as 
nanofillers." Nanoscale 7.22 (2015): 10193-10197.
[35]Kwon, O-Seok, Dongju Lee, Seong Pil Lee, Yong Gu Kang, Nam Chul Kim, and Sung Ho Song."Enhancing the 
mechanical and thermal properties of boron nitride nanoplatelets/elastomer nanocomposites by latex mixing." 
RSC advances 6.65 (2016): 59970-59975.
[36]Xiao, Qian, Weihua Han, Ruiqi Yang, Yong You, Renbo Wei, and Xiaobo Liu."Mechanical, dielectric, and 
thermal properties of polyarylene ether nitrile and boron nitride nanosheets composites." Polymer Composites 
39.S3 (2018): E1598-E1605.
[37]Nagaraja, K. C., S. Rajanna, G. S. Prakash, and G. Rajeshkumar."Mechanical properties of polymer matrix 
composites: Effect of hybridization." Materials Today: Proceedings (2020).
[38]Venkatesan, M., K. Palanikumar, and S. Rajendra Boopathy. "Experimental investigation and analysis on the 
wear properties of glass fiber and CNT reinforced hybrid polymer composites." Science and Engineering of 
Composite Materials 25.5 (2018): 963-974.
[39]Scaffaro, Roberto, and Andrea Maio. "Integrated ternary bionanocomposites with superior mechanical 
performance via the synergistic role of graphene and plasma treated carbon nanotubes." Composites Part B: 
Engineering 168 (2019): 550-559.
[40]Gemi, Lokman, Uğur Köklü, Şakir Yazman, and Sezer Morkavuk."The effects of stacking sequence on drilling
machinability of filament wound hybrid composite pipes: Part-2 damage analysis and surface quality." Composite 
Structures 235 (2020): 111737