Elektro-szálképzett nanoszálakkal társított polimer mátrixú hibrid kompozitok előállítása és vizsgálata

A polimer kompozitok jelentősége az utóbbi évtizedekben jelentősen megnövekedett, számos kutatás irányul kedvező tulajdonságaiknak további kihasználására. A technológia fejlettségének köszönhetően lehetőség nyílik nanométeres mérettartományba eső különböző anyagú szálak, nanocsövek és egyéb részecskék felhasználására is. Ezeket rendszerint hibrid kompozitokban, kis mennyiségben, másodlagos erősítésként alkalmazzák. A „nanoméretű” erősítőanyagok jelentősége nagy szilárdságuk mellett abban rejlik, hogy rendkívül nagy fajlagos felülettel rendelkeznek, ezért kiváló adhéziós kapcsolatot tudnak kialakítani a kompozit mátrixával, illetve fontos, hogy képesek az elsődleges erősítőszálak hatásosságát javítani a terhelés felvételében.

A réteges felépítésű kompozitokban (laminátokban) gyakran probléma hogy a nem síkbeli terhelések hatására az egyes rétegek elválnak egymástól, hiszen keresztirányban nincsenek szálak, a rétegeket csupán gyantadús részek kapcsolják össze, amelyek sokkal kevésbé szilárdak. Annak érdekében, hogy a rétegek közötti kapcsolatot javítsák, számos kutatás született az utóbbi években. A rétegek közé például rugalmas filmeket lehet helyezni, de a rétegek tűzése, vagy összevarrása is egy népszerű lehetőség. Az előbbi módszerek hatására a kompozit tömege növekszik meg számottevően, míg az utóbbi esetben az erősítőszálak roncsolódnak. Az elsődleges erősítőanyag rétegei között másodlagos erősítésként alkalmazhatók vékony nanoszál rétegek is, amelyek egyik legnagyobb előnye, hogy érdemben nem változtatják meg a próbatestek méretét, tömegét, mert a gyantadús rétegbe ágyazódnak, ugyanakkor gátolják a repedések terjedését és javítják a rétegek kapcsolódását. A megfelelő eredményt azonban az anyagválasztás mellett befolyásolja a nanoszál-réteg vastagsága és az impregnálási körülmények is. Nem megfelelő impregnálás esetén a mátrixban légbuborékok keletkezhetnek, amelyek a próbatestek mechanikai tulajdonságait nagymértékben rontják, ellehetetlenítve a másodlagos erősítőszálak szerepét.

A dolgozatban elektro-szálképzett nanoszál társítású hibrid kompozit vizsgálati minták előállítására tettem kísérletet. Az elektro-szálképzési eljárással poliakrilnitril nanoszálas mintákat állítottam elő, amelyeket üvegszál erősítésű kompozitok rétegei közé lamináltam. A dolgozat bemutatja a nanoszálak alkalmazásának a kompozitok főbb mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatását. A kutatás jövőbeli célja, hogy meghatározható legyen a próbatestek mechanikai tulajdonságának legjelentősebb javulását eredményező technológia és annak optimális paraméterei.

Irodalom:

1. Molnar, K. et al.: The effect of needleless electrospun nanofibrous interleaves on mechanical properties of CF/EP laminates. Express Polymer Letters, vol. 8, no. 1, 62-72 (2014).

szerző

• 
  Ráczkevi Mátyás
  gépészmérnöki
  nappali alapszak

konzulens

• 
  Dr. Molnár Kolos
  egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék