Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical modeling of a single-walled carbon nanotube using the finite element approach

Rangel J. H., Brostow W., Castano V. M.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 4

276-281

EN

An analytical procedure to determine the elastic modulus of a single-walled carbon nanotube of armchair type is presented. The interacting forces between atoms are determined based on potentials derived from quantum mechanics. For the axial stretching, the Morse potential parameters were used, along with the bending potential. The model associates a hexagonal lattice where the nodes correspond to atoms and bars to the links (bonds) between them. The finite element model considers fixed position of one end while the tension forces are applied at the other end. The result of the simulation is the shape of the deformed nanotube and its elastic modulus. The influence of the overall dimensions of the nanotube on the modulus of elasticity was also examined.

PL

W artykule opisano procedurę analityczną wyznaczania modułu sprężystości jednościennych nanorurek węglowych o strukturze fotelowej. Siły oddziaływania między atomami wyrażono za pomocą potencjałów wprowadzonych na gruncie mechaniki kwantowej. Do opisu osiowego rozciągania i zginania użyto potencjału typu Morse'a. Model tworzy heksagonalna siatka, w której węzły odpowiadają atomom, a linie wiązaniom między nimi. Metodę elementów skończonych zastosowano do przedstawienia nanorurki, której jeden koniec jest unieruchomiony, podczas gdy do drugiego końca przyłożone są siły rozciągające. Wynikiem symulacji jest kształt zdeformowanej nanorurki i jej moduł sprężystości. Zbadano również wpływ ogólnych wymiarów nanorurki na moduł sprężystości.

2

Mechanical properties of polymer concretes containing different amount of hematite or colemanite

Gencel O., Brostow W., Martínez-Barrera G., Gok M. S.

Polimery

|

2012

|

T. 57, nr 4

276-283

EN

Polymer concretes (PCs) were created by using varying concentrations of silica sand as aggregate and also hematite, colemanite and a commercial epoxy resin. Hematite is known to exhibit radiation shielding properties. Mechanical performance was evaluated including unit weight, pulse velocity, compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity and dynamic elastic modulus. As expected, mechanical properties depend on the resin concentration, the aggregate type and aggregate content in the mixture. Hematite particles have a larger effect than colemanite on mechanical properties of PCs. Inclusion of hematite provides significant improvement of the mechanical properties studied PCs in comparison to PC with silica sand only.

PL

Wytworzono próbki betonu polimerowego (PC) na bazie żywicy epoksydowej napełnionej różną ilością kruszywa, którym był piasek kwarcowy oraz kolemanit lub hematyt. Hematyt zastosowano ze względu na jego zdolności ochronne przed radiacją. Badano gęstość i właściwości mechaniczne otrzymanych betonów, w tym: prędkość rozchodzenia się fal ultradźwiękowych, wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie, wytrzymałość na rozciąganie, moduł sprężystości oraz dynamiczny moduł sprężystości. Zgodnie z oczekiwaniami, właściwości mechaniczne zależą od zawartości żywicy w betonie oraz rodzaju i ilości kruszywa w mieszance. Większy wpływ na właściwości mechaniczne mają cząstki hematytu niż kolemanitu. Dodatek hematytu zapewnia znaczną poprawę badanych właściwości mechanicznych betonów w porównaniu z właściwościami PC napełnionego wyłącznie piaskiem kwarcowym.

3

Gamma irradiation effect on polystyrene + SBR blends: morphology and microhardness

Brostow W., Castańo V. M., Martinez-Barrera G.

Polimery

|

2005

|

T. 50, nr 9

657-662

EN

Blends with 0, 5, 10 and 13 weight % of styrene/butadiene (SBR) copolymer embedded in a rigid polystyrene matrix were prepared. Microhardness was determined and morphology evaluated by scanning electron microscopy (SEM) before and after gamma irradiation. We relate the morphology to chemical structure and to composition of the SBRs as well as to irradiation dosages. We also connect the microhardness to the impact strength determined previously.

PL

Praca stanowi kontynuację badań opisanych w [5] i dotyczy takich samych kompozycji zawierających 5, 10 lub 13 % masowych kopolimeru styren/butadien (SBR) w matrycy polistyrenu (PS); stosowany SBR różnił się przy tym składem (57-75 % mas. butadienu) i charakterem struktury (gwiaździsta - S, liniowa - L, multiblokowa - MB - por. tabela 1). Wyniki badań mikrotwardości (rys. l i 2) i wcześniejszych pomiarów udarności [5] powiązano z ocenianą metodą elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) morfologią powierzchni próbek (rys. 3-12). Badano próbki nienapromieniane oraz napromieniane różnymi dawkami promieniowania g (do 250 kGy). Ustalono, że zwiększanie zawartości SBR w kompozycji oraz wzrost udziału butadienu w SBR (co polepszało udarność) na ogół pogarsza mikrotwardość. Interpretacja wyników badania morfologii powierzchni próbek przed i po napromienianiu pozwoliła na wyjaśnienie zaobserwowanego uprzednio wpływu struktury SBR, zawartości w nim butadienu oraz dawki promieniowania na udarność.

4

Gamma irradiation effects on impact strength and thermal properties of SBR-toughened polystyrene

Brostow W., Castano V.M., Horta J., Martinez-Barrera G.

Polimery

|

2004

|

T. 49, nr 1

9-14

EN

Effects of chemical structure, composition, thermal stability and molecular weights of the rubber phase in amorphous polystyrene + styrene/butadiene rubber (SBR) blends on impact behavior were investigated. Blends with 5, 10 and 13 wt. % of SBR embedded into a rigid polystyrene matrix were prepared as well as the samples without SBR. For all blends the Izod impact tests were performed and those with the best impact strength values were submitted to gamma irradiation. The Izod impact tests of the irradiated samples were then performed. Thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) runs were made for both irradiated and not-irradiated blends. Blends compositions with the highest impact energies have been defined. Gamma irradiation initially enhances the impact energies but then reaches a maximum around 150 kGy above which the impact strength eventually becomes lower than in the samples not subjected to irradiation.

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu promieniowania gamma na udarność, stabilność termiczną i temperaturę zeszklenia różniących się składem mieszanin polistyren + kauczuk styrenowo-butadienowy (SBR). Udział SBR w mieszaninach wynosił do 13 % mas. Stosowano SBR o różnej strukturze (gwiaździsta, liniowa oraz multiblokowa) i różnej zawartości butadienu (57-75 % mas., tabela 1). Określono wpływ na udarność zarówno zawartości SBR w mieszaninach, jak i stężenia butadienu w SBR (rys. 1 i 2). Następnie zbadano zmiany udarności pod wpływem różnych dawek promieniowania gamma (do 250 kGy) dotyczące rozmaitych typów SBR (rys. 3-6). Największy wzrost udarności wykazały próbki PS zawierające SBR-4 (70 % butadienu, budowa liniowa). Nienapromieniane i napromieniane próbki mieszanin badano metodami TGA (tabela 2 i 4) oraz DSC (tabela 3 i 5). Stwierdzono nieznaczną poprawę stabilności termicznej napromienionych mieszanin oraz pewne podwyższenie wartości ich Tg ze wzrostem udziału SBR; zwiększanie dawki promieniowania w bardzo niewielkim stopniu wpływa na spadek Tg.

5

Methamorphosis of Voronoi polyhedra as a definite measure of the elastic-to-dissipative atomic displacement transition

Stachurski Z., Brostow W.

Polimery

|

2001

|

T. 46, nr 5

302-306

EN

The present method allows to describe the structure of non-crystalline and crystalline solids by constructing a Voronoi diagram. The method gives a detailed structural information about individual atoms and their surroundings. The deformation and methamorphosis of the Voronoi polyhedron is described for an interstitial atom in an fee crystal; an associated criterion is given for the elastic-to-anelastic transition. An extension of the idea to include amorphous materials is indicated. Voronoi tessellation has been applied in the fields of materials science, physics and chemistry.

PL

Przedstawiono sposób opisu struktury ciał stałych krystalicznych i niekrystalicznych, polegający na konstruowaniu diagramu Voronoia. Sposób ten pozwala na uzyskanie szczegółowej informacji strukturalnej dotyczącej poszczególnych atomów i ich bliskiego otoczenia. Opisano deformację i metamorfozę wielościanu Voronoia w przypadku atomu śród-węzłowego w sieci sześciennej płasko-centrowanej. Sformułowano także kryterium dotyczące przemiany przejścia ze stanu elastycznego w nieelastyczny. Wskazano na możliwość rozszerzenia metody do opisu ciał bezpostaciowych.

6

Determination of volume changes during cure via void elimination and shrinkage of an epoxy prepreg using a quartz dilatometry cell

Bilyeu B., Brostow W., Menard K. P.

Polimery

|

2001

|

T. 46, nr 11-12

799-802

EN

Volumetric changes were eliminated in processing of a glass fiber reinforced epoxy prepreg; two components from void elimination and the crosslinking reaction itself were isolated. A quartz dilatometry cell inside a Thermomechanical Analyzer (TMA) was used to measure the volume changes. Compression was applied at a temperature higher than the resin glass transition temperature to isolate the void elimination volume change, whereas the change due to reaction shrinkage was observed at a longer time at the cure temperature. Uniaxial and biaxial composite prepregs were studied. Each sample exhibited an approximately 0.5% volume change due to crosslinking. Void elimination varied with temperature, pressure and fiber orientation. Several interesting trends are evident in the present results. Higher pressure results in higher void elimination. Lower cure temperatures produce higher void elimination, except that high temperatures show some increase due to low viscosity before curing locks in the structure. Bia-xially oriented fibers show higher void elimination than do uniaxial at low cure temperatures, but at higher temperatures the values are similar. The volume changes due to void elimination in the composites examined varied from 6% [biaxial, 100°C, 10 psi (ca. 0.07 MPa)] to 1% [uniaxial, 160"C, 5 psi (ca. 0.035 MPa)].

PL

Zbadano zmiany objętościowe występujące podczas przetwórstwa prepregu epoksydowego wzmacnianego włóknem szklanym. Wyodrębniono dwa składniki tych zmian: wyeliminowanie pustych przestrzeni i skurcz wywołany usieciowaniem. Do pomiaru zmian objętości zastosowano analizator termomechaniczny (TMA) z kwarcowym naczyńkiem dylatometrycznym. Ściskanie prowadzono w temperaturze wyższej od temperatury zeszklenia żywicy, aby wyodrębnić zmiany objętości spowodowane przez usunięcie pustych przestrzeni Zmianę objętości towarzyszącą skurczowi reakcyjnemu obserwowano w dłuższym okresie czasu, w temperaturze utwardzania. Zbadano prepregi kompozytowe o jedno- i dwuosiowej orientacji włókien wzmacniających. W każdej próbie zmiana objętości towarzysząca usieciowaniu wynosiła ok 0,5% (rys. 3). Zmiana objętości powodowana zanikiem pustych przestrzeni zależała od temperatury, ciśnienia i rodzaj orientacji -włókien (rys. 4). Większe ciśnienie oraz niższa temperatura utwardzania prowadziła do zwiększenia tego drugiego rodzaju zmian objętości. Jednakże i w wyższej temperaturze następował pewien wzrost tej zmiany wskutek zmniejszenia lepkości zanim bloki strukturalne uległy utwardzeniu. W niższej temperaturze próbki z włóknami zorientowanyn dwuosiowo miały wyższy stopień zaniku pustych przestrzel niż próbki z włóknami zorientowanymi jednoosiowo; w wyższej temperaturze obydwa rodzaje próbek zachowywały się i sposób zbliżony. Zmiany spowodowane zanikiem pustych przestrzeni w badanych kompozytach wynosiły od 6' (włókna zorientowane dwuosiowo, temperatura 100°C, ciśnienie 10 psi, czyli ok. 0,07 MPa) do 1% (włókna zorientowane jednoosiowo, temperatura 160°C, ciśnienie 5 psi, czyli o 0,035 MPa).