Wstępne badania zmian właściwości mechanicznych kompozytu polimer-grafen z wykorzystaniem cyfrowej korelacji obrazu

• Autorzy: Makuch Anna , Mońka Grzegorz , Klimek Joanna , Skalski Konstanty

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.9728

Warianty tytułu

EN

Initial research of changes in mechanical properties of polymer-graphene composite with use of Digital Image Correlation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy podjęto problem możliwości wykorzystania cyfrowej korelacji obrazu do oceny zmian właściwości mechanicznych kompozytu polimerowego z dodatkiem grafenu (1% wag) w postaci płatków. Próbki do próby jednoosiowego rozciągania zostały wytworzone w procesie selektywnego spajania laserowego z cząstek proszku poliamidu i grafenu wielopłatkowego. W przeprowadzonych testach przy wykorzystaniu systemu trójkamerowego rejestrowano zmienny rozkład odkształceń w heterogonicznym materiale kompozytu PA-G. Opracowane w procesie ewaluacji mapy – w szczególności odkształceń stycznych pozwoliły sformułować wnioski odnośnie wpływu obciążenia osiowego na zachowanie PA-G w czasie w obszarze polimerowej osnowy, aglomeratów grafenowych i ich interfejsu. Przeprowadzone badania pokazały, że technika cyfrowej korelacji obrazu stanowi doskonałe uzupełnienie tradycyjnych testów mechanicznych przy określaniu właściwości nowych kompozytów heterogenicznych, a w szczególności kompozytu poliamid-grafen. Obserwacja w trybie rzeczywistym zmian w mapie materiału umożliwia przeprowadzenie szczegółowych analiz złożonych aspektów mikromechanicznych.

EN

The problem of the possibility of using digital image correlation to assess changes in the mechanical properties of a polymer composite with the addition of graphene (1% by weight) in the form of flakes was taken up in the paper. Samples for uniaxial tensile testing were produced by selective laser sintering from polyamide powder particles and multi-flake graphene. In the tests carried out using the three-camera system, a variable strain distribution was recorded in the heterogenic PA-G composite material. Maps developed in the evaluation process – in particular, tangential deformations – allowed to conclude the impact of axial load on PA-G behaviour in time in the area of the polymer matrix, graphene agglomerates, and their interfaces. The research showed that the digital image correlation technique is a perfect complement to traditional mechanical tests when determining the properties of new heterogeneous composites, in particular, polyamide-graphene composite. Real-time observation of changes in the material map allows for a detailed analyzes of complex micromechanical aspects.

Słowa kluczowe

PL

grafen; cyfrowa korelacja obrazu; kompozyty polimerowe

EN

graphene; digital image correlation; polymer composites

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 4
• Strony: 22--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Makuch Anna

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Mońka Grzegorz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Klimek Joanna

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Skalski Konstanty

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej

Bibliografia

• 1. Makuch A., Mońka G., Grzelak K., Trzaska M., Skalski K., Torzewski J.: Badanie wpływu kulowania na właściwości mechaniczne kompozytu polimer-grafen. „Inżynieria Powierzchni” 2017, vol. 22, issue 4, s. 19–27.
• 2. Makuch A., Bajkowski M., Trzaska M., Skalski K.: Graphene as the Disperse Phase in the Polyamide Matrix. „Machine Dynamics Research” 2017, vol. 40, No. 2, s. 89-100.
• 3. Makuch A., Trzaska M., Skalski K.: Study of polymer composite with graphene and ceramics by the DSI method. „Przemysł Chemiczny” 2017, vol. 96, issue 7, s. 1567–1571.
• 4. Godara A., Raabe D.: Influence of fiber orientation on global mechanical behavior and mesoscale strain localization in a short glass-fiber-reinforced epoxy polymer composite during tensile deformation investigated using digital image correlation. „Composites Science and Technology” 2007, vol. 67, issues 11-12, s. 2417–2427.
• 5. Kokot G., Makuch A., Skalski K., Bańczerowski J.: Mechanical properties of cancellous tissue in compression test and nanoindentation. "Bio-Medical Materials and Engineering” 2018, vol. 29, No. 4, s. 415-426
• 6. Kokot G., Skalski K., Makuch A., Ogierman W.: Digital Image Correlation and nanoindentation in evaluation of material parameters of cancellous bone microstructure. „Science and Engineering”, vol. 83, issue 1, s. 10–16.
• 7. Bańczerowski J., Makuch A., Kwiatkowski K., Skalski K.: Wstępne badania zmian własności mechanicznych kości gąbczastej z wykorzystaniem cyfrowej korelacji obrazu (DIC). „Inżynieria Powierzchni” 2017, vol. 22, s. 68-75.
• 8. Cyganik Ł., Binkowski M., Kokot G., Rusin T., Popik P., Bolechała F., Nowak R., Wróbel John A.: Prediction of Young's modulus of trabeculae in microscale using macro-scale's relationships between bone density and mechanical properties. „Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials” 2014, vol. 36, s. 120–134.
• 9. Dantec Dynamic, Istra 4D – Software Manual Q-4xx System, 2016.
• 10. Sztefek P., Vanleene M., Olsson R., Collinson R., Pitsillides A.A., Shefelbine S.: Using digital image correlation to determine bone surface strains during loading and after adaptation of the mouse tibia. „Journal of Biomechanics” 2010, vol. 43, issue 4, s. 599-605,
• 11. Väänänen S.P., Yavari S.A., Weinans H., Zadpoor A.A., Jurvelin J.S., Isaksson H.: Repeatability of digital image correlation for measurement of surface strains in composite long bones. „Journal of Biomechanics” 2013, vol. 46, issue 11, p. 1928–1932.
• 12. Pan B., Qian K., Xie H., Asundi A.: Two-dimensional digital image correlation for in-plane displacement and strain measurement: a review. “Measurement Science and Technology” 2009, vol. 20, issue 6.
• 13. Palanca M., Tozzi G., Cristofolini L.: The use of digital image correlation in the biomechanical area: a review. “International Biomechanics” 2016, vol. 3, issue 1, s. 1–21, DOI: 10.1080/23335432.2015.1117395.
• 14. Chen Y., Yang D., Ma Y., Tan X-J, Shi Z., Li T., Si H.: Experimental Investigation on the Mechanical Behavior of Bovine Bone Using Digital Image Correlation Technique. „Applied Bionics and Biomechanics” 2015, Article ID 609132, DOI: org/10.1155/2015/609132.
• 15. Gustafson H.M., Cripton P.A.: Use Of Digital Image Correlation to Investigate the Influence of Rate on Vertebral Body Response, IRCOBI Conference, Malaga 2016, ISSN: 2235-3151.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).