مدلسازی و بهینه‌سازی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های اپوکسی/هیدروکسی آپاتیت/گرافن اکساید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، واحد تهران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 گروه مهندسی مکانیک، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسالمی، شاهرود

چکیده

در این مقاله، یک مطالعه‌ی تجربی و عددی بر روی مدول یانگ و استحکام خمشی کامپوزیت‌های تقویت شده با گرافن اکساید و نانوذرات هیدروکسی آپاتیت انجام شده است. گرافن اکساید تا سقف 5/0 درصد وزنی و نانوذرات هیدروکسی آپاتیت تا سقف 7 درصد وزنی مورد استفاده قرار گرفته است. درصدهای وزنی مورد استفاده از طریق طراحی آزمایش و به کمک روش طراحی کامپوزیت مرکزی بدست آمده‌اند که به عنوان پارامترهای مؤثر بر خواص یاد شده نیز لحاظ گردیده‌اند. همچنین این دو پارامتر به عنوان پارامترهای ورودی جهت مدلسازی نتایج توسط روش سطح پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی در نظر گرفته شده‌اند. نتایج تجربی نشان می‌دهد افزایش محتوای نانوذرات باعث افزایش مدول یانگ و استحکام خمشی شده است. همچنین نتایج مدلسازی نشان می‌دهد که میانگین خطای بدست آمده از روش شبکه عصبی مصنوعی دارای کمترین میانگین خطا بوده است. بهینه‌سازی به روش الگوریتم ژنتیک صورت گرفته است و نتایج نشان می‌دهد که مقدار بهینه‌ی مدول یانگ در 2.739 درصد وزنی نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و 0.429 درصد وزنی از گرافن اکساید بدست آمده است و مقدار آن 876.9 مگاپاسکال است. همچنین مقدار بهینه‌ی استحکام خمشی معادل 24.32 مگاپاسکال گزارش شده است که در 0.021 درصد وزنی از گرافن اکساید و 2.435 درصد وزنی نانورات هیدروکسی آپاتیت بدست آمده است.
 

کلیدواژه‌ها


- م. خلینا، م. بهشتی، مطالعه‌ی ویژه‌ی دوره‌ی دکتری مهندسی پلیمر، (1392). - ح. احمدی، غ. لیاقت، م. شکریه، ماهنامه علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، 2، (1393). - س. منبری، ف. قاسمی، ا. قاسمی، ماهنامه علمی و پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس، 7، (1394). - ع. جبروتی، ع. غفرانی، چهارمین همایش فن‌آوری‌های نوین شیمی و مهندسی شیمی، (1394).