Ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον συνθέτων υλικών για εφαρμογές κρούσης

• Κύριος συγγραφέας: Καλαμπούκας, Θωμάς
• Άλλοι συγγραφείς: Kalampoukas, Thomas
• Γλώσσα: English
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Σύνθετα υλικά; Βιωσιμότητα; Φυσικές ίνες; Κρούση; Composite materials; Sustainability; Natural fibers; Impact

Με στόχο την ανάπτυξη σύνθετων υλικών φιλικών προς το περιβάλλον, η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη του υβριδισμού πλήρως συνθετικών σύνθετων υλικών με φυσικά ίνες. Για την πλήρη κατανόηση του θέματος, η εργασία διαπλέκει αρχικά θεωρητικές κεφάλαια που εισάγουν τον αναγνώστη στον κόσμο των σύνθετων υλικών γενικά και ειδικότερα στα εκείνα τα υλικά με ενισχύσεις από ίνες ενσωματωμένες σε πολυμερή μήτρα. Ακολουθεί από μια λεπτομερή παρουσίαση των ιδιοτήτων, της δομής και της συμπεριφοράς των σύνθετων υλικών ενισχυμένων με φυσικές ίνες και της φιλικής προς το περιβάλλον συμπεριφοράς τους. Στη συνέχεια, μια σύντομη ανασκόπηση των εγκλείσματα νανοϋλικών που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση των σύνθετων υλικών και μια συμπυκνωμένη βιβλιογραφία ανασκόπηση της σχετικής γνώσης για το θέμα που πραγματεύεται η παρούσα μελέτη, ακολουθεί. Στο πειραματικό μέρος, γίνεται παρουσίαση των διαδικασιών κατασκευής που εφαρμόστηκαν για να προετοιμασίας των δοκιμίων και του σχεδίου δοκιμών που ακολουθήθηκε για τις κρούσεις υψηλής ταχύτητας. Τέλος, αναφέρονται τα τελικά συμπεράσματα και ορισμένες προτεινόμενες μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις. Στο πειραματικό μέρος αυτής της εργασίας, κατασκευάστηκαν δύο τύποι σύνθετων υλικών. O πρώτος αφορούσε την αντικατάσταση των ινών Kevlar με ίνες λίνου σε σύνθετα υλικά με θερμοπλαστική μήτρα. Η αντικατάσταση έγινε με την κατασκευή τριών διαφορετικών στρώσεων ακολουθίες. Για τη διερεύνηση πιθανών συνδυασμών για αποτελεσματική συμπεριφορά σε κρούση υψηλής ταχύτητας, δοκιμάστηκαν δύο διαφορετικά υλικά μήτρας. Στην κατεύθυνση αυτή, η πρόσμιξη της φάσης της μήτρας με νανοσωματίδια πραγματοποιήθηκε επίσης προκειμένου να βελτιστοποιηθεί το βάρος των υλικών. O δεύτερος συνδυασμός περιελάμβανε την αντικατάσταση των ινών γυαλιού με ίνες λίνου σε σύνθετα υλικά με θερμοσκληρυνόμενη μήτρα. Σε αυτόν τον συνδυασμό επίσης τρεις διαφορετικές διαστρώσεις ακολουθίες στρώσεων δοκιμάστηκαν. Οι δοκιμές πρόσκρουσης πραγματοποιήθηκαν σε διατάξεις αεροβόλων όπλων τόσο στην AML όσο και στην ILK. Η κρούση Οι ενέργειες που επιτεύχθηκαν ήταν της τάξης των 100 J. Δοκιμάστηκαν συνολικά 56 δοκίμια. Μετά από κρούση των δοκιμίων, μετρήθηκε το ποσοστό της ενέργειας που απορροφήθηκε για να διερευνηθεί η συμπεριφορά των υλικών. Μετά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων, προέκυψε το συμπέρασμα ότι τα υβριδικά σύνθετα υλικά που προέκυψαν από την αντικατάσταση συνθετικών ινών με φυσικές ίνες μπορούν να αποδώσουν αποτελεσματικά σε εφαρμογές κρούσης υψηλής ταχύτητας. Συγκεκριμένα, δύο συνδυασμοί υβριδικών υλικών και μητρών που διαγωνίστηκαν, παρουσίασαν υψηλότερη απορρόφηση ενέργειας ακόμη και από τα αντίστοιχα πλήρως συνθετικά υλικά. Ωστόσο, σε όλες τις περιπτώσεις αυτή η υβριδοποίηση συνοδεύεται από μια αύξηση του βάρους των τελικών υλικών. Προκειμένου να ξεπεραστεί αυτός ο παράγοντας, προτείνεται να μελετηθούν περαιτέρω τα υλικά αυτά και να βελτιστοποιηθεί η διαμόρφωσή τους