Skip to main content
SUPERVISOR
Mahdi Javanbakht,Mehdi Karevan
مهدی جوان بخت (استاد راهنما) مهدی کاروان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Sajad Baqeri
سجاد باقری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Experimental study and modeling of electromechanical behaviour of hyperelastic polymer based nanocomposites
Extension of technology and developments in polymer based nanocomposites in latest years causes special attention to medical applications. one of this applications is strain gauges with high stretchability. Main task of extended group of these strain gauges is spacing between nano particles in matrix bed that causes reduction in conductivity of nanocomposite. If silicon rubber gets used as matrix, its hyperelastic property and capability to get up to 300 percent elongation make this sensor suitable for installing on skin of any part of human body. In this research it has been tried to modeling electromechanical behavior of nanocomposite by addition of experimental sample fabrication with carbon nano tubes and silicon rubber. For modeling section, tunneling resistance theory has been used assign a resistant between two nano particle in according to their distance from each other. For verifying model results with experimental results, a new concept has been introduced that is named Effective Distance and achieved from multiplying a factor by particles distance. Then dependency of this factor has been checked by strain, aspect ratio and weight fraction of nano particles in matrix. Finaly it’s observed that factor of effective distance has e behavior like a polynomial function of strain and with considering of larger aspect ratio, by increasing strain, the reduction value of conductivity decreases. Furthermore, by increasing surface density of nano particles, this factor increases that is compeletely acceptable by experimental observations.
با گسترش تکنولوژی و پیشرفت‌های سال‌های اخیر در حوزه‌ی نانوکامپوزیت‌های زمینه‌پلیمری، استفاده از این تکنولوژی برای مصارف پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این کاربردها، کرنش‌سنج‌هایی با قابلیت تحمل کرنش بالاست. اساس کار دسته‌ی وسیعی از این کرنش‌سنج‌ها فاصله گرفتن نانوذرات هادی جریان الکتریسیته در بستر ماده‌ی زمینه است که نتیجه‌ی آن کاهش مقدار هدایت الکتریکی میان دو سر کرنش‌سنج است که اختلاف پتانسیل میان آن‌ها اعمال شده است. لاستیک سیلیکونی با قابلیت تحمل کرنش بالاتر از 300 درصد کاملاً قابلیت نصب بر روی اجزای بدن را خواهد داشت. در این پژوهش تلاش شده تا ضمن ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی نانوکامپوزیت حاوی نانولوله‌های کربنی با ماده‌ی زمینه‌ی لاستیک سیلیکونی، مدل‌سازی الکترومکانیکی این پدیده نیز انجام شود. برای بخش مدل‌سازی، پس از بررسی چالش‌های مدل سه و دو بعدی، در مدلی دو بعدی از تئوری مقاومت عبوری استفاده شده که در آن میان هر دو نانوذره برحسب فاصله‌ی میان آن‌ها، یک مقاومت الکتریکی نسبت داده می‌شود. در این پژوهش برای ایجاد تناسب میان اندازه ‌گیری‌های تجربی و نتایج مدل‌سازی از مفهومی به نام فاصله‌ی مؤثر استفاده شده است که با اعمال ضریبی در فاصله‌ی میان دو نانوذره به دست می‌آید. سپس تابعیت ضریب مورد نظر نسبت به میزان کرنش، نسبت ابعادی نانولوله‌های کربنی و چگالی سطحی آن‌ها درون نانوکامپوزیت بررسی می‌گردد. در نهایت مشاهده شد که ضریب فاصله‌ی مؤثر نسبت به کرنش تابعیتی مشابه چندجمله‌ای‌ها دارد و با فرض‌کردن نسبت‌های ابعادی بالاتر، با افزایش کرنش اعمالی، میزان کاهش هدایت الکتریکی کمتر خواهد بود؛ هرچند با فرض نسبت ابعادی بالاتر، امکان اعمال کرنش‌های زیاد از بین می‌رود و توانایی مشاهده‌ی خاصیت هایپرالاستیک پلیمر کاهش می‌یابد. به علاوه با افزایش چگالی سطحی نانوذرات، این ضریب افزایش می‌یابد که کاملاً از جهت فیزیکی و تجربی توجیه‌پذیر و قابل قبول است. کلمات کلیدی: نانوکامپوزیت، هدایت الکتریکی، نانولوله‌های کربنی، مدل‌سازی الکترومکانیکی، هایپرالاستیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی