Müdigkeit und Zugverhalten von faserverstärkten duroplastischen Verbundwerkstoffen mit eingebetteten Nanopartikeln

Die Entwicklung des Studiums von Nanokompositen hat sich im letzten Jahrzehnt rasant entwickelt. Ziel der aktuellen Forschung ist es, den Einfluss der Einbringung von Cellulose-Nanokristallen auf die mechanischen Eigenschaften von Polyesterharzen zu untersuchen sowie kontinuierliche Filament-Glasfaser-verstärkte Polyester-Nanokomposite zu entwickeln, die traditionelle Verbundwerkstoffe mit den zusätzlichen Vorteilen von Nanokompositen kombinieren. Cellulose-Nanokristalle wurden gleichmäßig in das Polyesterharz mittels eines Ultraschallprozessors dispergiert. Die Einbringung und Dispersion von Cellulose-Nanokristallen war eine hochmoderne Methode, die darauf abzielte, Probleme mit schlechter Dispersion bei niedrigen Gewichtanteilen von Nanopartikeln zu überwinden. Drei Gewichtprozentsätze von Cellulose-Nanokristallen wurden vorbereitet, nämlich 2 %, 4 % und 6 %. Ermüdungs- und Zugproben wurden durch das Resin-Transfer-Molding-Verfahren hergestellt. Cellulose-Nanokristalle wurden vollständig charakterisiert mittels Röntgendiffraktion, Transmissionselektronenmikroskopie, Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie und Zeta-Analyzer-Analyse. Der optimale Einbringungsprozentsatz von Cellulose-Nanokristallen wurde verwendet, um Glasfaser-verstärkte Polyesterproben zu präparieren, die Cellulose-Nanokristalle enthalten. Zug- und Ermüdungsverhalten von glasfaserverstärkten Polyesterverbundwerkstoffen wurden mit Hilfe einer Universalprüfmaschine und einer rotierenden Biegeprüfmaschine bewertet. Eine Reihe von Prüfproben für jede Eigenschaft wurde gemäß den entsprechenden ASTM- und JIS-Standards untersucht. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe von 4 % Cellulose-Nanokristallen zur Polyester-Matrix zu den optimalen Zug- und Ermüdungseigenschaften führte. Die mechanischen Eigenschaften wurden durch das verbesserte Materialdesign und die ordnungsgemäße Auswahl kompatibler Nanopartikel verbessert, und die Zugabe von Cellulose-Nanokristallen in einem Gewichtanteil, der die mechanischen Eigenschaften von glasfaserverstärkten Polyester-Nanokompositen nicht negativ beeinflusst. Das vorgestellte Material- und Geometriedesign hat vielversprechende Ergebnisse für eine Vielzahl von Anwendungen gezeigt, insbesondere in der biomedizinischen Industrie, Energie und Elektronik.