Швидкість звуку в епоксидних нанокомпозитах на основі графена

Abstract

Пружні властивості нанокомпозитів на основі епоксидної смоли (ЕНК), наповнених «чистими» багатошаровими графеновими нанопластинками (БШГ) та «гібридними» БШГ, на які осаджено наночастинки діоксиду титана, було тестовано за допомогою фазо-частотного ультразвукового зондування в режимі неперервного збудження (УЗЗ). Полімерною матрицею для цих нанокомпозитів слугувала діанова епоксидна смола CHS-EPOXY 520, що затверджувалася діетилтриаміновим затверджувачем (ДЕТА). Графенові наночастинки з питомою площею поверхні Sf ~790 м2/г складалися з декількох десятків слабо зв’язаних моноатомних шарів і мали базові поверхні середнього розміру 5×5 мкм2. Масове навантаження (φf,m) нанокомпозитів «чистими» БШГ варіювалося в межах від 0.1% до 5.0%. Наночастинки TiO2 у формі анатазу мали середній діаметр 50 нм та питому площу поверхні 1500 м2/г і додавалися до БГШ-нанокомпозитів у кількості 1% по масі. Пружні модулі БГШ-ЕНК та БГШ: TiO2-ЕНК (а саме, сталі Ламе, модуль Юнга, модуль всебічного стиснення та коефіцієнт Пуассона) показали незначні зміни зі зміною φf,m, незалежно від типу нанопластинок. Однак, вплив гібридних БГШ:TiO2-нанопластинок на пружні модулі смоли виявився більш сильним, ніж вплив «чистих» БГШ. Цей результат показує можливість змінювати молекулярну структуру епоксидних смол шляхом впливу на реакційну здатність поверхні БГШ, які додаються у смолу.