Részben kristályos politejsav mátrixú nano-és hibridkompozitok húzási tulajdonságainak elemzése a szálkötegcella-elmélet segítségével
A megújuló erőforrásokból szintetizálható biopolimerek napjaink legígéretesebb anyagi közé tartoznak. A szén alapú nanorészecskékkel és mikroszálakkal erősített hibrid nanokompozitjaik pedig mechaikai tulajdonságaikat tekintve is versenyképesek lehetnek a hagymányos kompozitokkal [1; 2].
A nano- és hibridkompozitok erősítőanyagai jelentősen befolyásolják azok fázis- és mikroszerkezetét. Korábbi munkám során amorf politejsav mátrixú nano-és hibridkompozitok mikroszerkezete és mechanikai tulajdonságai közötti összefüggéseket vizsgáltam. Részben kristályos mátrixanyag esetében a mikroszerkezet sokkal összetettebb, ugyanis nem csak a mikro- és nanoméretű erősítőanyagok körül alakul ki egy a mátrixanyagot meghaladó szilárdsággal rendelkező háromdimenziós határfázis, hanem a kristályos részek környezetében is. Az erősítőanyagok környezetében továbbá a határfázis két részre osztható, a rendezett molekulák alkotta kristályos fázisra (CRF), és gátolt mozgású molekulákból álló rideg amorf fázisra (RAF), amely a mátrixanyag krisztallitjai körül is kialakul. A nanorészecskék nagy felület-térfogat arányának, illetve a nagyobb mennyiségű mikroméretű erősítőanyagnak köszönhetően kialauló határfázis térfogata az egész kompozitéra vonatkoztatva is jelentős, befolyásolva ezáltal azok makroszkopikus mechanikai tulajdonságait. Az erősítőanyagok mikroszerkezetre és mechanikai tulajdonságokra gyakorolt hatásainak megismerése, továbbá a gyakorlati alkalmazhatóság érdekében az anyag viselkedésének leírása szükséges egy erre alkalmas anyagszerkezeti modell segítségével [3].
Jelen munkám során a nano- és mikroméretű erősítőanyagok illetve fázisok együttes és önálló hatásait is vizsgáltam a Vas és társai [4] által megalkotott szálkötegcella-modell segítségével. A modellezéshez szükséges paraméterek közül többet mérésekkel határoztam meg és rögzítettem, ilyen módon a többi modellparaméter alapján pontosabban kimutatható az egyes fázisok teherviselésben és tönkremenetelben betöltött szerepe.
Irodalom:
[1] Murariu M., Dubois P.: PLA composites: From production to properties. Advanced Drug Delivery Reviews, 107, 17-46 (2016)
[2] Zakaria M. R., Akil H. M., Kudus A. M. H. A., Ullah F., Javed F., Nosbi N.: Hybrid carbon fiber-carbon nanotubes reinforced polymer composites: A review. Composites Part B: Engineering, 176 (2019)
[3] Petrény, R.; Almásy, L.; Mészáros, L.: Investigation of the interphase structure in polyamide 6–matrix, multi-scale composites, Composites Science and Technology, 225, 109489 (2022).
[4] Vas L. M., Kocsis Z., Czigány T., Tamás P., Romhány G.: Novel evaluation method of acoustic emission data based on statistical fiber bundle cells. Journal of Composite Materials, 53, 2429-2446 (2019)
szerző
-
Horváth Aurél
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Mészáros László
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Vas László Mihály
címzetes egyetemi tanár, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Petrény Roland
adjunktus, Polimertechnika Tanszék
