منصة الرسائل والاطاريح: تحضير وتوصيف المواد المركبة البوليميرية المتدرجة وظيفياً

الخلاصة

لتجنب مشاكل الطور البيني مثل تركيز الاجهادات وضعف الالتصاق بين التقوية والارضية وغيرها من الانعكاسات غير المرغوبة التي تسببها المادة المركبة لذلك تم استخدام المادة المتدرجة وظيفيا وهي مادة مركبة متقدمة تمتلك خصائص متغيرة باستمرار خلال الموقع. تتألف هذه الدراسة من ثلاثة أجزاء. الجزء الأول يتضمن تصنيع جهاز طرد مركزي بطريقة جديدة تختلف عن اجهزة الطرد المركزي الموجودة في الابحاث السابقة من حيث شكل العينة واتجاه التدرج باستخدام قوالب اكريليك ذات اشكال ومقاسات مختلفة حسب الاختبار المطلوب للمادة. يتضمن الجزء الثاني تصنيع عينات متدرجة وظيفيا باستخدام جهاز الطرد المركزي المصنع وعند ظروف مختلفة. حيث تم دراسة تأثير ثلاثة عوامل في عملية السباكة بالطرد المركزي: يشمل العامل الأول دراسة تأثير الكسور الحجمية المختلفة من الألومينا (0.5,1,1.5.2%Vf)، اما العامل الثاني يتضمن دراسة تأثير سرع الطرد المركزي المختلفة (600، 800، 1000 و1200 دورة في الدقيقة) اما العامل الثالث هو دراسة تأثير اختلاف زمن الطرد مركزي (1، 2، 4 و6 دقائق). وكذلك التصنيع ماده غير متدرجه للمقارنة بين النتائج. اما الجزء الثالث من هذا العمل يتضمن دراسة الخصائص الهيكلية والفيزيائية والميكانيكية والترايبولوجية للمقارنة بين الخصائص للعينات المتدرجة وغير المتدرجة. شملت الخصائص الميكانيكية مقاومة الانحناء (الانحناء ثلاثي النقاط)، الصدمة والصلادة. اما الخصائص الترايبولوجيه تشمل دراسة معدل البلى ومعامل الاحتكاك. حيث تم تسليط الحمل لجميع أنواع المادة المتدرجة وظيفيا ومن كلا الجانبين (جهة المادة المركبة وجهه الإيبوكسي النقي. ( تظهر نتائج تحليل الحجم الحبيبي أن اقصى حجم لجسيمات الالومينا النانوية هو 520.1 نانومتر. اما نتائج XRD توضح أن جسيمات الألومينا النانوية تحتوي فقط على طور الفا. اظهر هذا العمل أن دمج جزيئات الالومينا النانوية يحسن من المقاومة الميكانيكية و مقاومة البلى الانزلاقي للمركبات المتدرجة حيث اظهرت النتائج ان أقصى مقاومة للانحناء ومعامل انحناء لـلمادة النانوية المتدرجة وظيفيًا تحسنت بنسبة (43.69٪) و (52.82٪) على التوالي عند تحميلها من جانب الألومينا النانوية ، بينما عند تحميل المادة النانوية المتدرجة وظيفيًا من الجانب الغني بالإيبوكسي كان الانخفاض في مقاومة الانحناء بمقدار (122.42٪) بينما تحسن معامل الانحناء كان بنسبة (81.215٪) مقارنة مع الايبوكسي النقي عند تركيز (Al2O3) 2%Vf وسرعة الدوران (N = 1200) دورة في الدقيقة ووقت الطرد المركزي .(t = 6 min) كما أظهرت النتائج أن قوة الصدمة للعينات المحملة من جهة المادة المركبة كانت أعلى من قوة الصدمة للعينات المحملة من جهة الإيبوكسي لجميع أنواع العينات المتدرجة وظيفيًا؛ بشكل عام كانت اقصى فرق لقوة الصدمة عندما تحميل المواد المتدرجة وظيفيًا من الجهة الغنية ب الألومينا النانوية حيث كانت اقصى قيمه حوالي 168 ٪ مقارنة ب الإيبوكسي النقي عند وقت الدوران (4 دقائق) وسرعة طرد المركزي (1200 دورة في الدقيقة) وكسر حجمي (%2 Vf). تم قياس صلادة العينات من الجانب الغني بالألومينا إلى الجانب الغني بالإيبوكسي (حيث تم تقسيم العينة الى خمس مناطق) حيث أظهرت النتائج اختلاف الصلادة في كل منطقة، مما يضمن التوزيع الصحيح للجسيمات النانوية خلال السمك مما يدل على أن اختبار الصلادة يعتبر اختبارًا ممتازًا لتدرج خصائص المواد من خلال السمك. وكذلك أظهرت النتائج ان أقصى زيادة في الصلادة حوالي (16.8٪) للعينة N = 1200 (دورة في الدقيقة)، t = 6 دقائق، و2٪ Vf للمادة المركبة النانوية عند تحميلها من الجهة الغنية بالألومينا. اظهرت النتائج كذلك ان المادة المركبة المتدرجة وظيفيا تمتلك مقاومة بلى انزلاقي عالية مقارنة بالمادة المركبة المتجانسة، حيث تمتلك معامل احتكاك منخفض حوالي (51.7٪) عند تحميل العينات من الجانب الغني بالألومينا N = 1200 (دورة في الدقيقة)، t = 6 دقائق وVf 2٪) مقارنة بعينة الايبوكسي النقية. تمت دراسة أسطح الكسر لعينات الصدمة باستخدام الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) عند أقصى وأدنى ظروف للطرد المركزي وكذلك عند اعلى واقل تركيز لجزيئات الالومينا النانوية للتحقق من تشتت الجزيئات النانوية.