تأثير الحشوات النانوية الهجينة المكونة من الفيرايت والجرافين وأكسيد الجرافين على الخواص الميكانيكية لمتراكبات الإيبوكسي النانوية

الملخص

.

تم في هذا الدراسة تحضير متراكبات من الإيبوكسي تحتوي على حشوات هجينة مكونة من أكسيد الحديد (Fe₂O₃) مع الجرافين أو أوكسيد الجرافين، باستخدام طريقة الصب اليدوي وعند أربع نسب وزنية مختلفة هي 1% و3% و5% و7%. وكان الهدف من ذلك دراسة تأثير تغير نسبة الحشوة الهجينة في الخواص الميكانيكية لمادة الإيبوكسي. ولتحقيق هذا الهدف، تم إجراء ثلاث اختبارات ميكانيكية قياسية هي: اختبار الشد باستخدام جهاز الفحص الشامل (UTM)، واختبار الصدمة، واختبار الصلادة من نوع Shore D.

أظهرت النتائج أن العينة المدعمة بأكسيد الحديد وأوكسيد الجرافين بنسبة 7% حققت أعلى قيم لمعامل يونك والصلادة، في حين سجلت العينة ذات نسبة التدعيم 5% أعلى مقاومة للشد والصدم. كما بينت النتائج أن الحشوة الهجينة أثرت بصورة واضحة في السلوك الميكانيكي لمصفوفة الإيبوكسي المتصلبة عند جميع نسب التدعيم المدروسة.

ويُعزى هذا التحسن إلى التآزر بين الطور المغناطيسي المتمثل بأكسيد الحديد والصفائح النانوية الكربونية، مما ساعد على تحسين انتقال الإجهاد عبر السطح البيني بين الحشوة والمصفوفة البوليمرية. ونتيجة لذلك، ازدادت كل من مقاومة الشد والصلابة مع زيادة نسبة الحشوة حتى حد معين. إلا أن هذا الاتجاه بدأ بالتراجع عند التراكيز الأعلى، حيث تميل الجسيمات النانوية إلى التكتل ويصبح توزيعها داخل المصفوفة أقل تجانساً، الأمر الذي يؤدي إلى فقدان جزء من التحسن المتحقق في الخواص الميكانيكية.

لذلك، فإن التحكم في نسبة الحشوة وجودة تشتتها داخل المصفوفة يُعد عاملاً أساسياً لتحقيق توازن مناسب بين الصلابة والمتانة. وفي ضوء هذه النتائج، يمكن اعتبار المتراكبات الإيبوكسية الهجينة المحضرة في هذه الدراسة مواد واعدة للتطبيقات الإنشائية والهندسية التي تتطلب صلابة عالية مع قدرة جيدة على مقاومة الاحمال والصدمات.