Исследование влияния углеродных нанотрубок на трещинностойкость углепластиков

Abstract

В работе исследовалась трещиностойкость углепластиков, модифицированных одностенными углеродными нанотрубками. Были разработаны методики испытаний на основе стандартов ASTM. Трещиностойкость типов 1 и 2 немодифицированных углепластиков составила 909 и 600 Дж/м2 соответственно. Обнаружено, что добавление нанотрубок в концентрациях 0,1-0,5 вес% отрицательно влияет на трещиностойкость первого типа. Трещиностойкость второго типа увеличивается на 36% при добавлении 0,5 вес% одностенных углеродных нанотрубок. Можно заключить, что одностенные углеродные нанотрубки положительно влияют на механические свойства углепластиков в широком диапазоне концентраций, однако если трещиностойкость первого типа является важной, необходимо ограничить концентрацию нанотрубок величиной 0.1 вес%.

Mode I and II fracture toughness of carbon fiber reinforced polymers modified by SWCNT was studied. The techniques for performing the tests according to ASTM standards were established. The fracture toughness Mode I and II of non-modified CFRP were estimated as 909 and 600 J/m2 correspondingly. It was found that with increasing of the concentration of SWCNT from 0.1-0.5 wt% Mode I fracture toughness in negatively affected. Mode II fracture touhness is improved by 36% for 0.5 wt% of CNT which is the highest result. It is concluded that SWCNT have a positive effect on mechanical properties in wide range of SWCNT content but if the Mode I fracture toughness is important the SWCNT content is limited to 0.1 wt%.