مدلسازی فاز واسط در مواد نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله های کربنی به روش شبیه سازی چند مقیاسه

مطالعه اتصال بین نانولوله و رزین دربرگیرنده آن، یکی از مسائل مهم در بررسی رفتار مواد نانوکامپوزیت تقویت شده با نانولوله های کربنی است. در این مقاله، نانولوله کربنی و رزین اطراف آن به صورت یک المان حجمی در نظر گرفته شده و رفتار مکانیکی آن با استفاده از روش اجزای محدود تحلیل می شود. برای مدلسازی اتصالات، از المان فنر غیرخطی استفاده شده و نیروی موثر بین نانولوله و رزین، بر اساس معادله لنارد- جونز تعیین می شود. ضخامت فاز واسط بین 7/1 تا 8/3 آنگستروم متر تغییر داده می شود تا تاثیر آن بر رفتار المان حجمی مطالعه گردد. بارگذاری کششی المان حجمی به دو صورت انجام می شود تا اتصال کامل بین نانولوله و رزین بررسی شود. در ادامه، میزان مدول الاستیسیته طولی المان حجمی با نسبت منظری های مختلف و ضخامت های مختلف فاز واسط محاسبه شده و با نتایج تئوری قانون اختلاط در حوزه میکرومکانیک مقایسه و ارزیابی می شوند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در نسبت منظری های بسیار کم، میزان مدول الاستیسیته نزدیک به مقدار آن برای رزین یا نانولوله منفرد است ولی با افزایش نسبت منظری عملکرد اتصالات بهتر شده و این مقدار به قانون اختلاط همگرا می شود.