بررسي فصل مشترك و رفتار ضربه شارپي چندلايه هاي الياف/ فلز حاوي نانوصفحات گرافن و الياف هيبريدي شيشه/ كولار

در اين پژوهش، رفتار ضربه كامپوزيت هاي چندلايه اي الياف/فلز حاوي گرافن، تقويت شده با پارچه هيبريد الياف شيشه-كولار بررسي شد. به اين منظور چندلايه‌هاي هيبريد الياف شيشه-كولار/ آلومينيوم 2024 با درصدهاي وزني متفاوت گرافن به روش لايه گذاري دستي ساخته شدند و تحت آزمون ضربه شارپي قرار گرفتند. همچنين پيش از ساخت كامپوزيت‌ها سطح ورق‌هاي آلومينيوم با استفاده از روش شيميايي اصلاح شده تا پيوند ميان آن‌ها و لايه كامپوزيتي محكم‌تر باشد. استفاده از گرافن سبب كاهش استحكام ضربه در كامپوزيت‌هاي الياف/فلز شد و با افزودن 0.25، 0.5 و 1 درصد وزني گرافن به اپوكسي، به ترتيب، 34.2، 41.8 و 58.86 درصد كاهش در استحكام ضربه نسبت به نمونه فاقد گرافن بدست آمد. با افزايش مقدار گرافن در كامپوزيت، ميزان و احتمال جدايش ميان ورق آلومينيومي و لايه كامپوزيتي افزايش يافته و همچنين كامپوزيت الياف/فلز از خود رفتار تردتري نشان داد. در نمونه‌هاي فاقد گرافن، جدايش رخ نداده، اما با افزايش درصد گرافن، جدايش بيشتر شده و در نهايت براي نمونه‌هاي حاوي 1 درصد وزني گرافن علي رغم جدايش ميان ورق فلزي و لايه كامپوزيتي، شكست ترد در كامپوزيت و متعاقباً شكست ورق آلومينيومي مشاهده شد. مطابق با تصاوير ميكروسكوپي حضور گرافن و كلوخه‌هاي آن در فصل مشترك ورق آلومينيومي و لايه كامپوزيتي موجب جوانه‌زني و رشد ترك مي‌شود. همچنين، نانوصفحات گرافن، حفرات ايجاد شده بر روي سطح آلومينيوم را (كه به منظور برهمكنش بهتر با رزين توسط اصلاح سطحي تشكيل شده بودند)، پر كرده و مانع از نفوذ رزين و پيوند مناسب ميان رزين اپوكسي و آلومينيوم مي‌شوند.

In this research, the effect of graphene on the impact behavior of fiber metal laminates (FMLs) reinforced with hybrid of glass-Kevlar fibers, was investigated. FMLs including hybrid of glass-Kevlar fibers/ aluminum 2024 with different weight percent of graphene were made by hand lay-up method and subjected to impact charpy test. Also, before making composites, the surface of aluminum is modified using a chemical method to improve the bond between it and composite. The use of graphene reduced impact strength in the FMLs. Thus, by adding 0.25, 0.5 and 1 wt.% graphene to epoxy, 34.2, 41.8 and 58.86%, respectively, reduction were observed in the impact strength compared to the graphene-free sample. Increasing the amount of graphene in the composite, the degree and the probability of separation between the aluminum and the composite increased, and the FMLs showed a more brittle behavior. Thus, in the sample without graphene, the separation did not occurred, but with increasing graphene, the separation become more and finally for samples containing 1 wt.% graphene despite the separation between the aluminum and composite, brittle fracture in the composite and the subsequent failure of aluminum was observed. According to microscopic images, the presence of graphene and its agglomerate at the interface between aluminum and composite causes initiation and crack growth. Graphene also fills the cavities formed on the aluminum surface, which are formed to better interact with the resin by surface modification, and prevent the penetration of the resin and the proper bonding between the epoxy and the aluminum.