در این پژوهش، لوله‌های پلی اتیلن پرچگال (HDPE) توسط الیاف شیشه (GF) و نانولوله‌های کربنی (CNTs) به روش اکستروژن به منظور کاربرد در خطوط لوله نفت و گاز تقویت شده‌اند. برای این منظور از یک دستگاه اکسترودر جدید با قابلیت بازفرآوری و ترکیب مذاب HDPE با نانولوله‌های کربنی در قسمت سیلندر و ماردون دستگاه استفاده شده است. لوله‌های نانوکامپوزیتی برای درصد وزنی ثابت از الیاف شیشه و درصدهای وزنی مختلف از نانولوله کربنی چند دیواره (5/0، 1، 5/1 و 2) تهیه شده‌اند. خواص مکانیکی لوله‌های نانوکامپوزیتی تولیدی توسط آزمایش استاندارد کشش ASTM-D3039 مورد مطالعه قرار گرفته است. در بهترین حالت با افزودن 2% وزنی نانولوله کربنی به همراه الیاف شیشه و همچنین دو بار تکرار بازفرآوری، مدول یانگ و استحکام کششی نهایی لوله نانوکامپوزیتی به ترتیب حدود 150% و 163 % افزایش می‌یابند. همچنین تجزیه و تحلیل گرمایی DSC بر روی نمونه‌های نانوکامپوزیت نیز برای بررسی ارتباط مناسب میان ماتریس HDPE و نانولوله‌های کربنی نشان می‌دهد که آنتالپی تبلور از J/g 33/106 برای پلی اتیلن خالص تا J/g 65/210 برای پلی اتیلن با 2% وزنی نانولوله کربنی افزایش یافته است. مورفولوژی سطح مقاطع شکست با استفاده از SEM به منظور بررسی پراکندگی CNTs و بررسی مکانیسم شکست در ماتریس انجام شده است. نتایج نشان می‌دهند که لوله‌های نانوکامپوزیتی پلی اتیلن پرچگال/الیاف شیشه/نانولوله کربنی می‌توانند در خطوط لوله نفت و گاز جایگزین مناسبی برای لوله‌های فولادی API 5L گرید A با استحکام کششی نهایی حدود MPa 335 باشند. Manuscript profile

در این مقاله، استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی نانوکامپوزیت‌های پی وی سی/نانورس به منظور استفاده در روکش‌های لوله‌های پلیمری نفت و گاز مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از سه نوع نانورس مختلف کلوزیت 10، کلوزیت Na+ و کلوزیت20 تا حداکثر سطح بارگذاری phr 5 استفاده شده است. فرآیند اختلاط توسط دو روش میکسر مکانیکی و همگن‌سازی با سرعت بالا با دو فرمولاسیون مختلف برای تولید دو نوع نانوکامپوزیت پی وی سی سفید و شفاف بصورت جداگانه انجام شده و با یکدیگر مقایسه شده‌اند. از پراش اشعه ایکس با زاویه دید گسترده WAXD و همچنین میکروسکوپ الکترونی عبوری TEM برای مشخصه‌یابی ساختار استفاده شده است. پایداری حرارتی نمونه‌های نانوکامپوزیت پی وی سی با استفاده از یک آون Metrastat PLC مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. با افزایش بارگذاری نانورس تا phr 5 مقدار دمای انتقال شیشه‌ای برای نمونه‌های سفید و شفاف به ترتیب 58% و 35% افزایش یافته و مقاومت نمونه‌های نانوکامپوزیتی نسبت به تغییر رنگ بیشتر شده است. در ادامه خواص مکانیکی نمونه‌های نانوکامپوزیتی تولیدی توسط آزمایش‌های استاندارد تحت تست کشش قرار گرفته و مقادیر مدول یانگ و درصد کشیدگی تا نقطه شکست بدست آمده است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از روش همگن‌سازی با سرعت بالا در حدود rpm 9000 در فرآیند اختلاط بر روی خواص مکانیکی نمونه‌های نانوکامپوزیتی بخصوص از بارگذاری نانورس phr 1 به بالا بسیار تاثیرگذار است بطوریکه در بهترین حالت با افزودن phr 5 نانورس کلوزیت 10 به زمینه پی وی سی مقدار مدول یانگ برای نمونه‌های سفید و شفاف به ترتیب 22% و 12% افزایش داشته است. Manuscript profile

In this research, a multi-scale model was used to analyze the vibrational behavior of the atomic force microscope (AFM) on a graphene sheet sample. Cantilever and silicone tip base were simulated based on the continuum mechanics using finite element modeling and the tip apex were modeled based on the Tersoff potential by the structural mechanics modeling. The contact behavior between the tip and graphene was investigated using measuring friction force during the tip movement on the graphene layer, and its results were compared to the results obtained from molecular dynamics simulation and experimental test. The friction force between the tip and graphene increases by enhancing the tip radius and the contact surface between the tip and the sample. Moreover, the friction force dwindles by heightening the number of graphene layers as a result of sliding graphene layers on each other and diminishing the Poker effect (wrinkling). With the initial distance displacement of the tip from the sample, two curves of the tip vibration amplitude variations and the phase change between tip vibration and excitation vibration were plotted, and the effect of crack and its location in the cantilever was studied. The results showed that the crack in the cantilever can dramatically influence the tip vibration amplitude and the phase change between the tip vibration and the excitation signal. Manuscript profile