مروری بر سامانه‌های اپوکسی-گرمانرم: دسته‌بندی جدیدی از مورفولوژی و تأثیر آن بر چقرمگی
محورهای موضوعی : پليمرها و نانوفناوریشهرزاد مهدی‌زاده فرسنگی 1 , مهرزاد مرتضایی 2 , حسن فتاحی 3
1 - گروه مهندسی پلیمر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 - گروه مهندسی پلیمر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
3 - گروه مهندسی پلیمر، پژوهشکده مهندسی کامپوزیت، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
کلید واژه: رزین اپوکسی, گرمانرم, چقرمگی, مورفولوژی, آمیزه,
چکیده مقاله :
رزین‌های اپوکسی به‌دلیل دارا بودن خواص مکانیکی عالی، پایداری حرارتی مناسب و چسبندگی بالا، در صنایع مختلفی همچون هوافضا، خودروسازی و الکترونیک کاربرد گسترده‌ای دارند. با این حال، شکنندگی ذاتی این مواد، محدودیت‌هایی را در کاربردهای مهندسی ایجاد کرده است. برای بهبود چقرمگی این رزین‌ها، پژوهش‌های متعددی با استفاده از افزودنی‌های مختلف انجام شده است. ترکیب رزین اپوکسی با پلیمرهای گرمانرم و کنترل مورفولوژی در سطح میکرو و نانو نیز به‌عنوان یک راهکار مؤثر شناخته شده است.
این مقاله در ابتدا به بررسی انواع سازوکارهای استحکام و چقرمگی پرداخته و تأثیر افزودن پلیمرهای گرمانرم به رزین اپوکسی را ارائه می‌دهد. سپس، انواع مورفولوژی‌های ایجاد‌شده در سامانه‌های چندسازه و آلیاژ را بررسی می‌کند. در این مطالعه، سه نوع مورفولوژی مؤثر (شامل مورفولوژی تک‌فاز یا جدایی فازی کنترل‌شده در آلیاژ و آمیزه، مورفولوژی سطح مشترک در چندسازه و مورفولوژی فاز مشترک در چندسازه) برای افزایش چقرمگی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین، چالش‌های موجود در مهندسی مورفولوژی و تأثیر آن بر خواص نهایی مواد تحلیل شده‌اند.
در پایان، مسیرهای پژوهشی آینده برای توسعه‌ی مورفولوژی سامانه‌های اپوکسی-گرمانرم با چقرمگی بهبودیافته پیشنهاد شده‌اند. این پژوهش نشان می‌دهد که مطالعه، طراحی و کنترل دقیق مورفولوژی می‌تواند به‌طور قابل توجهی عملکرد این مواد را در کاربردهای مهندسی پیشرفته افزایش دهد.
Epoxy resins are extensively utilized across various industries, including aerospace, automotive, and electronics, owing to their outstanding mechanical properties, appropriate thermal stability, and strong adhesion. Nevertheless, the intrinsic brittleness of these materials poses challenges in certain engineering applications. To enhance the toughness of these resins, numerous studies have explored the use of various additives. The integration of epoxy resin with thermoplastic polymers and the manipulation of morphology at the micro and nano scales have also been identified as effective strategies.
This article first explores various mechanisms of strength and toughness and discusses the impact of incorporating thermoplastics into epoxy resin. It then examines the types of morphologies formed in composite and alloy systems. In this study, three effective morphologies (including single-phase morphology or controlled phase separation in alloys and blends, interface morphology in composites, and co-continuous phase morphology in composites) have been investigated to enhance toughness. Furthermore, the challenges in morphology engineering and their effects on the final properties of the materials have been analyzed.
Finally, future research directions for enhancing the morphology of epoxy-thermoplastic systems with improved toughness are suggested. This research illustrates that the study, design, and precise control of morphology can greatly improve the performance of these materials in advanced engineering applications.