تحضير مواد متراكبة هجينة مقواة بألياف حيوانية طبيعية تالفة ودقائق الكرافين النانوية
Fabrication of Hybrid Composite Materials Reinforced with Waste Animal Natural Fibers and Nano Graphene Particles
- الباحث
- زينب اوس هلال جاسم
- المشرف
- نيفين جمال عبد القادر - احمد مظفر هاشم
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة المواد / هندسة المواد
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Hybrid composites;Animal fibers;Graphene nanoparticles;Waste materials
الملخص
تستخدم الألياف الطبيعية على نطاق واسع كمواد تعزيز في مواد الكومبوزيت بسبب خصائصها الفريدة التي (Sai من تصنيع OLS yo خفيفة وغير مكلفة. تم استخدام مركبات المصفوفة البولمرية النانوية (PMNCs) في مجموعة من التطبيقات؛ بما في ذلك الطيران، وتطبيقات الهندسة الميكانيكية التجارية، وصناعة البناء والتشييد. تتناول هذه الدراسة الخصائص الميكانيكية للألياف الطبيعية الحيوانية، مثل شعر البقرء كمادة تعزيز بديلة مقارنة بالألياف الاصطناعية بتراكيز وزنية مختلفة (710، 7/15، 120 و 7”25) في مصفوفة الراتنج الإيبوكسي المملوءة بنوع من الصفائح النانوية (صفائح الكرافين النانوية) لإنتاج نوع جديد من المركبات الهجينة تم تصنيعها بطريقة النثر اليدوي. ونظرًا للتباين العالي في شكل وحجم وقطر الألياف الطبيعية، تم تحليل توزيع خصائص الشد لألياف شعر البقر باستخدام نموذج إحصائي ويبول لمعرفة معدل قوة هذه الألياف المتغيرة. أظهرت النتائج الإحصائية التي تم الحصول عليها من اختبار الألياف الفردية أن لديها قوة شد متوسطة عالية تبلغ 259.15 ميجاباسكال وقاعدة شباب تبلغ 5.557 جيجاباسكال مع نموذج ويبول y=2.9596 ودرجة عالية من الخطية تبلغ R2=0.9389 ، وبالتالي يمكن استخدام هذه الألياف كمادة تعزيز مناسبة في المركبات البولمرية. وقد تم فحص قوة الشد وقوة الانحناء والتوصيل الحراري للمركبات الهجينة. تم أيضًا إجراء تحليل الطيف الذري المنتشر (EDS) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لدراسة تأثير معالجة القلويات بنسبة KOH, 318.90 NaOH 318.90 على ألياف شعر البقر. أشارت النتائج إلى زيادة في قوة الشد وقوة الانحناء مع زيادة نسبة تعزيز الألياف وملئها بصفائح الكرافين النانوي. وبلغت أعلى قيمة لقوة الشد وقوة الانحناء ضعف قيمة العينة النقية (45، 66) ميجاباسكال على التوالي عند تقويتها بنسبة 56 ولكن تنخفض التوصيل الحراري مع زيادة نسبة الألياف ,صفائح الكرافين النانوي، وقد بلغ أعلى توصيل حراري إلى 1.891(W/m.K) عند 1Owt.% من ألياف شعر البقروالمملوئة بنسبة 20.2 من صفائح الكرافين النانوي.
Abstract
Natural fibers used widely as a reinforcing material in composites materials due to their unique properties which able to manufacture of inexpensive and lightweight composite. polymer matrix nanocomposites (PMNCs) have been utilized in a variety of applications, including aerospace, commercial mechanical engineering applications, and the construction and building business. This work study of mechanical properties of animal natural fibers, cow hair, as an alternative reinforcement material compared to synthetic fiber with different weight concentrations (10%, 15%, 20% and 25%) in the epoxy resin matrix filled with type of nano nanoplatelet (graphene nanoplatelet) to produce a new type of hybrid composite manufactured by hand lay-up method. In this work, because the high variability in a shape, size and diameter of natural fibers, the tensile property distribution of cow tail hair natural fibers is analyzed using Weibull statistics model to know the strength rate of these variable fibers. The statistical results obtained from single fiber test indicated that animal fiber had a high average tensile strength of 259.15 MPa and Young's modulus of 5.557 GPa with Weibull modulus of γ=2.9596 and high degree of linearity of R2=0.9389, so this fiber can be used as suitable reinforced material in polymer composite. The tensile strength, flexural strength and thermal conductivity were examined to the hybrid composites. Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Scanning electron microscope (SEM) were also performed to study the effect of alkali treatment of 3wt.% NaOH and 3wt.% KOH on the cow tail fibers. The results indicated that increased in tensile strength and flexural strength with an increase in fiber reinforcement weight fraction and filled with graphene nanoplatelet. The highest tensile strength and flexural strength reached twice than the pure sample was (45, 66) MPa respectively when strengthened by 20wt.% But thermal conductivity decreased with increase the fiber content and graphene nanoplatelet, the highest thermal conductivity reached to 1.891 W/m.K at 10wt.% of cow tail hair fibers and filled with 0.2wt.% of graphene nanoplatelet.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.