Влияние Перекрытия Микротрещин На Свойства Эпоксидных Композитов С Углеродными Нанотрубками При Растяжении И Сжатии

Abstract

Рассмотрены перекрытие микротрещин и оптимальный режим диспергирования углеродных нанотрубок (CNT) в эпоксидной матрице волокнисто-армированного стеклопластика (GFRP). Цель диспергирования CNT — достижение улучшенных механических и регулируемых тепловых/диэлектрических свойств композита. Потребность в таких электропроводящих композитах по сравнению с дорогостоящей углеродной тканью общепризнана. Результаты подтверждены с помощью теоретической модели. Модель связывает ухудшение жесткости композитов с наличием трещин в матрице композита. Моделирование представительного объемного элемента слоистого композита методом конечных элементов демонстрирует влияние CNT на микротрещины и эффективную жесткость. Результаты, полученные путем теоретического и конечно-элементного моделирования, коррелируют с экспериментальными данными и объясняют повышенную прочность благодаря добавлению CNT. Исследование показало, что определенные условия обработки в сочетании с действием диспергирующих агентов снижают пористость, остаточное напряжение и обеспечивают постоянный эффект дисперсионного упрочнения при добавлении всего лишь 0,1% по массе CNT, улучшающего свойства при растяжении и сжатии. Обработка CNT этанолом уменьшает силы Ван-дер-Ваальса между CNT и вязкость эпоксидной матрицы. Повышение жесткости и прочности стеклопластика при введении CNT происходит прежде всего за счет эффективного перекрытия микротрещин и изменения пути передачи нагрузки.