1403/02/19
محمد ولاشجردی

محمد ولاشجردی

مرتبه علمی: استادیار
ارکید: https://orcid.org/0000-0002-0018-4650
تحصیلات: دکترای تخصصی
اسکاپوس: 36987723300
دانشکده: دانشکده فنی مهندسی
نشانی: دانشگاه اراک، گروه مهندسی مواد و متالورژی
تلفن:

مشخصات پژوهش

عنوان
مطالعه خواص مکانیکی کامپوزیت رزین/گرافن اکساید چاپ سه‌بعدی شده به روش استریولیتوگرافی
نوع پژوهش
پایان نامه های تقاضا محور و غیر تقاضا محور
کلیدواژه‌ها
چاپ سه‌بعدی، استریولیتوگرافی، پردازش نور دیجیتال، خواص مکانیکی، نانوذرات اکسیدگرافن
سال 1402
پژوهشگران یاسمن مقدس زاده(دانشجو)، محمد ولاشجردی(استاد راهنما)، میثم سلیمانی(استاد مشاور)

چکیده

در این پژوهش تأثیر افزودن درصد‌های مختلف اکسیدگرافن به رزین بر پایه پلی‌آمید و تأثیر جهات چاپ مختلف بر خواص مکانیکی نمونه‌های چاپ سه‌بعدی شده مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا ۳/۰ و ۷/۰ درصد نانوذرات اکسیدگرافن به رزین اضافه شد. برای ایجاد پراکندگی مناسب نانوذرات اکسیدگرافن در ماتریس پلیمری هر کدام از ترکیب‌ها به مدت ۱ ساعت توسط همزن مغناطیسی و سپس به مدت ۱۵ دقیقه توسط پروب التراسونیک ۲۰ کیلوهرتز مخلوط شدند. نمونه‌های پلیمری خالص و کامپوزیتی با درصدهای مختلف اکسیدگرافن به روش پردازش نور دیجیتال (DLP) در سه جهت چاپ شدند. خواص مکانیکی نمونه‌ها با استفاده از آزمون‌های کشش، ضربه و سختی‌سنجی ارزیابی شد. جهت بررسی سطوح شکست نمونه‌ها، میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد استفاده قرار گرفت. بررسی‌های میکروسکوپی، تشکیل کلوخه‌های نانوذرات اکسیدگرافن در نمونه‌های کامپوزیتی را نشان داد که منجر به تمرکز تنش و ترک شد. همچنین چسبندگی ضعیف نانوذرات اکسیدگرافن با ماتریس پلیمری به‌وضوح در تصاویر میکروسکوپی قابل مشاهده بود که منجر به انتشار راحت‌تر ترک و در نهایت کاهش استحکام و چقرمگی نمونه‌های کامپوزیتی نسبت به نمونه‌های پلیمری خالص شد. نتایج حاصل از خواص مکانیکی نشان داد افزودن ۳/۰ درصد نانوذرات اکسیدگرافن به رزین و افزایش درصد نانوذرات تا ۷/۰ درصد، به ترتیب منجر به کاهش ۷ و ۸ درصدی در استحکام و کاهش ۲۴ و ۲۲ درصدی در میزان ازدیاد طول در جهت چاپ تخت می‌شود. میزان کاهش استحکام و چقرمگی در جهت چاپ عمودی کمتر از جهت چاپ تخت گزارش شد. همچنین با افزودن ۳/۰ درصد نانوذرات اکسیدگرافن، مقاومت به ضربه در هر سه جهت چاپ روی لبه، تخت و عمودی نیز به ترتیب به میزان ۵۲%، ۶% و ۱۳% کاهش یافت. با افزایش درصد نانوذرات اکسیدگرافن تا ۷/۰ درصد، افزایشی جزئی در میزان کاهش مقاومت به ضربه مشاهده شد. کاهش میزان جذب نور، عمق پخت و پلیمریزاسیون نیز از عوامل دیگر مؤثر بر کاهش خواص مکانیکی گزارش شد. از دیگر نتایج حاصل می‌توان به اثر غالب تجمع نانوذرات اکسیدگرافن و چسبندگی ضعیف اکسیدگرافن با ماتریس پلیمری نسبت به افزایش سطح آزاد و انرژی جذب شده اشاره کرد. همچنین نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد جهت چاپ، تأثیر به سزایی بر خواص مکانیکی نمونه‌های چاپ شده دارد. در بین نمونه‌های پلیمری خالص، نمونه چاپ شده در جهت تخت و در بین نمونه‌های کامپوزیتی، نانوکامپوزیت‌های چاپ شده در جهت عمودی بهترین خواص مکانیکی را نشان دادند. افزودن نانوذرات اکسیدگرافن به رزین و افزایش درصد نانوذرات در جهت چاپ روی لبه منجر به کاهش سختی نسبت به نمونه پلیمری خالص شد. در مقابل در جهت چاپ تخت با افزودن ۳/۰ درصد نانوذرات اکسیدگرافن و در جهت چاپ عمودی با افزودن ۷/۰ درصد نانوذرات اکسیدگرافن می‌توان به سختی بالاتری نسبت به نمونه پلیمری خالص دست یافت.