奈米鑽石/環氧樹脂複合材料之分散性與機械特性研究

李佳叡

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奈米钻石/环氧树脂复合材料之分散性与机械特性研究

Dispersion and Mechanical Properties of Nanodiamond/Epoxy Composites

李佳叡 , 硕士　　导师：叶孟考;戴念华　　

繁体中文

奈米钻石；分散性；机械特性；复合材料； Nanodiamond ； Dispersion ； Mechanical properties ； Composites

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摘要 │ 参考文献 (49) │ 国际计量

摘要〈TOP〉

并列摘要〈TOP〉

Composites are composed of matrix and reinforcement. Epoxy, due to its wide range of applications and low prices, is often used as a matrix, and its mechanical properties can be enhanced by adding the reinforcement. In this study, nanodiamond/epoxy composites were prepared and qualitative and quantitative analyses are used to investigate the dispersion of nanodiamond/epoxy composites. Also the flexural properties and fracture toughness of nanodiamond/epoxy composites are discussed with different wt% nanodiamond.
The results show that the dispersion of nanodiamond is improved by using sonication machine to mix the nanodiamond and curing agent. Reinforcement effect achieves to a maximum when 0.1wt% nanodiamond is added. The flexural strength, modulus and the critical mode I stress intensity factor of nanodiamond/epoxy composites with 0.1 wt% nanodiamond increase 2.34%, 12.11% and 96.3%, respectively, when compared with pure epoxy. When 0.3 wt% nanodiamond is added, the flexural strength and modulus increase 10.71% and 17.34%, respectively; the critical mode I stress intensity factor of nanodiamond/epoxy composites improves 44.1%, when compared with pure epoxy. After fracture toughness test, the SEM was used to investigate the fracture surface of nanodiamond/epoxy specimens, and obviously agglomerate nanodiamond in 0.3 wt% nanodiamond/epoxy composites was observed. This is the reason why the critical mode I stress intensity factor could not further increase. Finally, the results of mode I stress intensity factor by finite element analysis is about 40% higher than the experimental results. After examining several parameters, the results show that the Poisson’s ratio has significant influence on the mode I stress intensity factor.

参考文献 ( 49 ) 〈TOP〉

[3] 周靖淳，奈米钻石刀獵殺癌症细胞之分子机制，国立交通大学生物科技研究所硕士論文，台湾新竹，2009。
连结：
[5] M. R. Ayatollahi, E. Alishahi, S. Shadlou, “Mechanical Behavior of Nanodiamond/ Epoxy Nanocomposites,” Letters in Fracture and Micromechanics, Vol. 170, pp. 95-100, 2011.
连结：
[8] J. W. Baldwin, M. Zalalutdinov, T. Feygelson, J. E. Butler, B. H. Houston, “Fabrication of Short-wavelength Photonic Crystals in Wide-band-gap Nanocrystalline Diamond Films,” Journal of Vacuum Science and Technology B,Vol. 24, pp. 50-54, 2006.
连结：
[10] 张建国，低成本奈米钻石粉末制造与应用於抗反射及疏水疏油行为之研究，国立台北科技大学机电科技研究所硕士论文，台湾台北，2012。
连结：
[11] V.A. Popov, B.B. Chernov, A.S. Prosviryakov, V.V. Cheverikin, I.I. Khodos, J. Biskupek, U. Kaiser, “New Mechanical-alloying-based Technological Scheme for Producing Electrochemical Composite Coatings Reinforced with Non-agglomerated Nanodiamond Particles,” Journal of Alloys and Compounds, Vol. 615, pp. 433-436, 2014.
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