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

To the extent of the usable bandwidth of the piezoelectric energy harvesters (PEH) and progress the harvesting proficiency, a 2-DOF bistable PEH (2D-BPEH) with an elastic substructure is developed to show the strengthened nonlinear large-amplitude periodic vibration performances. Introducing the substructure, which is demonstrated by the mass-spring sub-system added between the distributed bimorph beam and exciting base, dynamic motions of the beam is expected to reproduce high energy trajectories and large deflections. Due to raising the accuracy of the model and results, the key novelty of the present study is to consider the mathematical model of composite smart bimorph beam with the aid of distributed parameters model and Von Karman strain relations. With the help of Hamilton’s principle, Electro mechanic modeling of the 2-DOF system has been derived and three coupled equations are consequent utilizing the Galerkin method. Primarily deflection and voltage frequency response curves are calculated analytically; then, the model has been compared and validated by the results of the 2-DOF PEH model with lumped parameter beam in the literature. Numerical results indicate that accurate designing of 2-DOF piezoelectric energy harvester parameters could intensely enhance the generating voltage and at a broader exciting frequency band. The results have shown that the 2-DOF bistable PEH coupled with elastic substructure as a magnifier harvests extra electrical power at specific input frequencies and operates at larger bandwidth than routine PEHs. Manuscript profile