تصنيع وتشخيص مركبات الإيبوكسي/أوكسيد الحديد النانوية
Synthesis and Characterization of Epoxy/Ferrite Oxides Nanocomposites
- الباحث
- ايهاب قاسم كاظم
- المشرف
- خنساء داود سلمان - احمد حميد رجه
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2021
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Epoxy nanocomposites;Ferrite oxides;Magnetic properties;Dielectric properties
الملخص
على مدى السنوات القليلة السابقة تم اعتبار استخدام مركبات البوليمر النانوية من المواد المهمة في تكنلوجيا المواد النانوية وتستخدم في العديد من التطبيقات مثل الروبوت والاجهزة الكهربائية والالكترونيات وصناعة السيارات وغيرها حيث تمتلك خصاص ميكانيكية وكهربائية جيدة. تم تحضير مركبات الايبوكسي النانوية المعززة بأوكسيد الحديد النانوي (FesOz) بنسب وزنية مختلفة wt.%) 15 ,12 ,9 ,6 ,3, 0) في المجموعة الاولى من Glial و اوكسيد الحديد مع النيكل (FesO,+ Ni) في المجموعة الثانية من العينات بنفس النسب الوزنية لأوكسيد الحديد مع نسبة وزنية ثابتة للنيكل (Ni) 2 القليل من الدراسات تناولت بصورة تفصيلية تحسين الخواص الكهربائية والميكانيكية للمواد البوليمرية معززة بنسب وزنية مختلفة بالمواد النانوية. في هذا الاطروحه تمت دراسة تأثير إضافة المواد النانوية الى الايبوكسي على خواص البنية المجهرية والخواص الميكانيكية والكهربائية والمغناطيسية للعينات التي تم تحضيرها . الاجراءات العملية تضمنت ثلاث مراحل , المرحلة الاولى تحضير العينات واضافة اوكسيد الحديد و اوكسيد الحديد مع النيكل الى الايبوكسي وصب الخليط في قوالب السيلكون وبعدها اجراء اختبارات الفحص المجهري باستخدام حيود الأشعة السينية (KRD) و اختبار الاشعة تحت الحمراء (FTIR) . بينما تضمنت العملية الثانية فحص الخواص الميكانيكية والتي تشمل اختبار الشد والانحناء والصلادة. المرحلة الثالثة تم فحص الخواص الكهربائية بواسطة جهاز (Agilent 4294 LCR) والخواص المغناطيسية بواسطة جهاز (VSM) . اظهرت نتائج الاختبارات الميكانيكية تحسن الخواص الميكانيكية مع زيادة نسبه الاضافة والتعزيز لمادة اوكسيد الحديد النانوي والنيكل. حيث تحسن معامل يونك بمقدار 727.5؟ عند نسبة اضافة 99 من اوكسيد الحديد و1730 ويقل بعد هذه النسبة عند 912 و ال 97015 بسبب تكتل المواد النانوية في الايبوكسي . مقاومة الشد ومقاومة الانحناء والصلادة تحسنت بنسبة 9046.66 و 90136.66 و9/016.66 على التوالي عند نسبة اضافة 9015 من اوكسيد الحديد 4 مقارنة مع الايبوكسي النقي بينما معامل الانحناء زاد بمقدار 3.5 مرة عن الايبوكسي النقي .من ناحية اخرى عند اضافة اوكسيد الحديد و7630 مع النيكل 7/1 الى الايبوكسي فأن مقاومة الشد ومعامل يونك و الصلادة زادت بمقدار 6 و %39.59 و9/025.75 على التوالي ومعامل الانحناء زاد بمقدار 4 مرات حيث هذه الزيادة في الخواص الميكانيكية عند نسبة اضافة 915 من اوكسيد الحديد و7630 و %2 من النيكل Ni مقارنة مع الايبوكسي النقي بينما مقاومة الانحناء زادت بمقدار 97140 عند نسبة اضافة 912 من اوكسيد الحديد و 92 من Ni SS مقارنة مع الايبوكسي النقي. اخيرا , اظهرت نتائج الفحص الكهربائي زيادة وتحسن في التوصيلية الكهربائية ( conductivity (AC وثابت العزل الكهربائي ( (dielectric constant مع زيادة نسبة اوكسيد الحديد النانوي والنيكل المضاف الى الايبوكسي. حيث بلغت القيمة القصوى للتوصيلية الكهربائية S/m) 1075 ا 7.7) عند اضافة 15 % من اوكسيد الحديد 4 بينما وصلت قيمة التوصيلية الكهربائية الى S/m) 4 10) عند اضافة 15 % من +1630 و %2 من JS Ni بشكل عام الخواص المغناطيسية لمركبات الايبوكسي النانوية التي تم تحضيرها مثل التشبع المغناطيسي (Mss) والمغناطيسية المتبقية (Mir) والقوة القسرية AN GY المغناطيسة المتبقية في العينة (Hic) تتحسن عند زيادة نسبة المواد النانوية المضافة اوكسيد الحديد (1"6304) و اوكسيد الحديد مع النيكل (FesOa+ Ni) الى الايبوكسي.
Abstract
Over the past few years, applied of polymer matrix nanocomposites PMNCs have been considered are important class in nanocomposite materials technology and used in many applications such as soft robot, electronics, and electrical devices, due to enhance the mechanical and electrical properties. However, Epoxy nanocomposites reinforced with Fe3O4 and Fe3O4 + Ni nanoparticles in its early stage of development and only a few detailed studies have been performed to investigate the electrical-mechanical properties with different nano weight compositions. This research is experimentally aimed to evaluate and examine the microstructure, mechanical, electrical and magnetic properties of epoxy with addition of Fe3O4 at different weight fractions of 3, 6, 9, 12, and 15 wt. % and Fe3O4 + Ni at the same weight fractions of Fe3O4. These amounts were produced at constant weight fraction of Ni 2 wt.% using similar experimental method. The experimental implementation has included three processes. First, specimens preparation tests with additive reinforcement materials Fe3O4 and Fe3O4 + Ni, pouring the mixture in silicone molds and microscopy tests using X-Ray Diffraction XRD, Fourier Transform Infrared Spectroscopy FTIR and Field Emission Scanning Electron Microscopy FESEM, While the second process included the mechanical properties investigative namely tensile, bending and hardness shore tests. Thirdly, electrical and magnetic properties tests were examined by using a LCR Agilent 4294A and vibration sample magnetometer VSM. The results of this study appeared that: In the mechanical properties, increase in synthesized epoxy nanocomposites properties with increasing the weight percentages of Fe3O4. Young’s modulus increased by 27.5% at 9 wt.% and it reduces above this amount at 12wt.% and 15wt.%, this is because it increases the Settlement and aggregation of the nanoparticles in an epoxy matrix. The tensile strength, bending, and hardness increased by 46.66%, 136.66%, and 16.66%, respectively at 15 wt.% compared with pure epoxy. Further, the bending modulus was increased by 3.5 times for 15 wt.% of Fe3O4 compared with the pure epoxy. On the other side, for Epoxy/Fe3O4 + Ni nanocomposites the values of tensile strength, young modulus, and hardness, increased by 68.66%, 39.59%, and 25.75%, respectively at 15 wt. % Fe3O4 + 2 wt. % Ni compared with pure epoxy. While bending modulus increased by 4 times at weight percentages 15 wt. % Fe3O4 + 2 wt. % Ni compared with the pure epoxy. Besides, bending strength increased by 140% at 12 wt. % Fe3O4 + 2 wt. % Ni. Finally, the results of electrical and magnetic tests also showed an improvement in the electrical properties such as the dielectric constant and the AC electrical conductivity with an increase in the weight percentages of Fe3O4 nanomaterials. In the Epoxy/Fe3O4 specimens the maximum value of AC conductivity is 7.7 × 10-5 S/m was attained at 15 wt.% of Fe3O4 incorporated in epoxy matrix. While in the (Epoxy/Fe3O4+Ni) specimens the maximum value of AC conductivity is 10 -4 S/m was observed at 15wt. % Fe3O4 and 2 wt. % Ni. Generally, the magnetic properties such as saturation magnetization Ms, residual magnetization Mr improved with increasing weight percentages of Fe3O4 and Fe3O4 +Ni nanomaterials in epoxy.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.