رفتار مكانيكي كامپوزيت‌هاي اپوكسي- الياف كربن حاوي مواد خودترميم انيدريدي تحت بارگذاري عرضي

Mechanical properties of carbon fibers/epoxy composite containing anhydride selfhealing material under transverse loading

حضور ميكروترك‌هاي عمقي در سازه‌هاي كامپوزيتي از جمله آسيب‌هايي به‌شمار مي‌رود كه در صورت مشاهده بايد سازه را جايگزين نمود. پديده خودترميمي كه از سيستم هاي بيولوژيكي مانند شبكه آوندي در گياهان يا شبكه مويرگي در جانوران الهام گرفته‌ شده است، روشي مناسب براي رفع عيوب و ترميم ميكروترك‌ها است. در اين پژوهش با بهره‌گيري از سيستم خودترميمي، به ترميم ميكروترك‌ها و آسيب‌هاي ايجاد شده در يك سازه كامپوزيتي پرداخته شده است. بدين منظور از يك سري ميكرولوله هاي شيشه‌اي براي ايجاد مكانيزم ترميم‌شوندگي استفاده شد. اين ميكرولوله ها با نوعي ماده ترميم كننده كه شامل رزين به همراه هاردنر انيدريدي بود، پر شدند. زماني‌كه سازه تحت بارگذاري قرار گيرد و در اثر آن آسيب يا ميكروترك در نمونه مشاهده شود، با برخورد اين ترك‌ها به ميكرولوله‌ها، لوله‌ها شكسته شده و ماده درون آن‌ها در محل آسيب جريان پيدا مي كند كه با گذشت زمان باعث حذف آسيب مي شود. هدف از پژوهش حاضر بررسي كسر حجمي مناسب و زمان مطلوب براي مشاهده پديده ترميم شوندگي است. بدين منظور ميكرولوله‌هاي شيشه‌اي حاوي مواد ترميمي انيدريدي با كسرهاي حجمي 2، 4 و 6 درصد در كامپوزيت­هاي اپوكسي تقويت شده با الياف كربن تعبيه شدند. خواص خمشي نمونه‌ها با گذشت زمان‌هاي مختلف پس از ايجاد آسيب بررسي شد. بيشترين مقدار بازيابي استحكام خمشي به ميزان 84 درصد براي نمونه حاوي 4 درصد حجمي ماده ترميمي با گذشت 8 روز پس از ايجاد آسيب مشاهده شد.

In the case of presence of deep microcracks within the composite structures, they must be replaced. The selfhealing phenomenon which is inspired from the biological systems such as vascular networks in plants or capillary networks in animals is an appropriate strategy to control the defects and microcracks. In the present research, by taking accounts the advantages of selfhealing concept, an attempt has been made to control the microcracks and damages which were created in composite structures. To do so, a series of micro glass tubes were employed to provide a selfhealing system. These microtubes were filled with epoxy resin + anhydride as a healing agent. When the structure is subjected to loading conditions, some damages or microcracks are created. In this situation, the micro glass tubes will rupture and the healing agent flows in the damage area, leading to the elimination of the defects over a time span. The aim of this study is to find out the appropriate micro glass tubes volume fraction and healing time to obtain an efficient healing. For this purpose, glass microtubes containing various anhydride agent loadings of 2, 4 and 6 vol. % were incorporated in epoxycarbon fibers composites and the bending behavior of the specimens were assessed during different time span from defect creation. The highest bending strength recovery of 84% was observed for the specimen with 4% healing agent after 8 days