Nghiên cứu ứng dụng vật liệu composit vải cacbon epoxy trộn hợp ống nano cacbon chế tạo cơ cấu bám phục vụ huấn luyện và chiến đấu cho bộ đội

Vật liệu composit trên cơ sở expoxy gia cường vải/sợi/bột có nhiều ứng dụng trong thực tiễn. Ngoài việc gia cường bằng cốt, bổ sung một lượng nhỏ vật liệu nano giúp nâng cao tính năng và độ bền của nhựa nền được nhiều công trình nghiên cứu và triển khai ứng dụng thực tế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng vật liệu composit vải cacbon epoxy trộn hợp ống nano cacbon chế tạo cơ cấu bám phục vụ huấn luyện và chiến đấu cho bộ đội Hóa học và Kỹ thuật môi trường NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU COMPOSIT VẢI CACBON/EPOXY TRỘN HỢP ỐNG NANO CACBON CHẾ TẠO CƠ CẤU BÁM PHỤC VỤ HUẤN LUYỆN VÀ CHIẾN ĐẤU CHO BỘ ĐỘI Phạm Quang Thuần1*, Nguyễn Thị Hoà1, Vũ Văn Quyền1, Nguyễn Trác Đáng2, Nguyễn Mạnh Tường1 Tóm tắt: Vật liệu composit trên cơ sở expoxy gia cường vải/sợi/bột có nhiều ứng dụng trong thực tiễn. Ngoài việc gia cường bằng cốt, bổ sung một lượng nhỏ vật liệu nano giúp nâng cao tính năng và độ bền của nhựa nền được nhiều công trình nghiên cứu và triển khai ứng dụng thực tế. Vật liệu composit vải cacbon/epoxy trộn hợp ống nano cacbon đã được nghiên cứu ứng dụng trong chế tạo cơ cấu bám cho bộ đội đặc công trong huấn luyện và chiến đấu. Kết quả cho thấy, khi bổ sung một lượng nhỏ khoảng 1% thì tính năng cơ lý của vật liệu tăng lên rõ rệt, trong đó, độ bền kéo đạt > 1.000 MPa và modun đàn hồi đạt > 80 GPa.Từ khóa: Vật liệu composit; Ống nano cacbon; Cơ cấu bám; Bộ đội đặc công. 1. MỞ ĐẦU Cơ cấu bám là công cụ hỗ trợ rất quan trọng của Bộ đội đặc công, bao gồm đặc côngcông cạn và đặc công nước. Đối với đặc công cạn thì cơ cấu bám giúp bộ đội tiếp cận mụctiêu, các công trình có kết cấu bằng thép. Đối với đặc công nước, cơ cấu bám giúp bộ độitiếp cận các tàu vỏ sắt hoặc các công trình trên biển có kết cấu bằng khung sắt. Một trongnhững thông số kỹ thuật quan trọng nhất của cơ cấu bám là lực bám trên bề mặt thép.Thông thường đối với bộ cơ cấu bám phải có lực bám đủ lớn để chiến đấu viên mang trangbị cần thiết có leo trên cơ cấu bám đảm bảo an toàn. Bên cạnh lực bám, trọng lượng vàmức độ thuận lợi trong thao tác sử dụng là yêu cầu quan trong không kém. Trong quá trìnhhuấn luyện, chiến đấu viên phải mang theo 10-15 cơ cấu bám, do vậy, trọng lượng càngnhẹ càng tốt, hơn nữa, yêu cầu tác chiến của bộ đội đặc công bí mật bất ngờ, tranh tối đacác tiếng động phát ra trong quá trình sử dụng công cụ. Để giảm bởi trọng lượng, hạn chếtiếng động phát ra trong quá trình thao tác và thuận lợi hơn trong tách riêng tưng cơ cấubám ra khỏi nhau trong khí sử dụng, tấm ốp ngoài được nghiên cứu chế tạo từ vật liệucomposit gia cường bằng ống nano cacbon [4 - 6]. Bài báo trình bày một số kết quả khảo sát, đánh giá khả năng sử dụng vật liệu compositgia cường bằng ống nano cacbon làm tấm ốp ngoài cho cơ cấu bám phục vụ huấn luyện vàsẵn sàng chiến đấu lực lượng bộ đội đặc công. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Vật tư, hoá chất - Cơ cấu bám công trình đã sử dụng nam châm đất hiếm từ hợp kim Nb 2Fe14B có kíchthước 11x17x50mm được phủ một lớp sơn bảo vệ màu đen. - Tấm ốp composit chế tạo từ: nhựa epoxy D.E.R 331 của DOW Hàn Quốc; Chất đóngrắn EDTA Hàn Quốc; vải cacbon YC3K Hàn Quốc; ống nano cacbon Việt Nam.2.2. Chế tạo vật liệu làm tấm ốp - Chuẩn bị hỗn hợp với tỷ lệ định trước được đưa vào khuấy trộn trực tiếp trên máyrung siêu âm để phân tán cacbon nanotube trong nhựa nền epoxy. - Hỗn hợp nhựa và vải cacbon được sử dụng với tỉ lệ vải cacbon/hỗn hợp nhựa bằng60/40. Điều kiện chế tạo: áp suất - 3,5 kg/cm2; nhiệt độ đóng rắn - 70 oC; thời gian đóng100 P. Q. Thuần, …, N. M. Tường, “Nghiên cứu ứng dụng … và chiến đấu cho bộ đội.”Nghiên cứu khoa học công nghệrắn - 1 giờ; thời gian ổn định - 72 giờ. - Sau khi gia công nam châm đất hiếm, vật liệu nano composit để chế tạo tấm ốp ngoài,gia công tấm ốp hông bằng thép CT3, tay nắm được gia công bằng nhôm. Các chi tiếtđược lắp ghép thành cơ cấu bám như hình: Hình 1. Bản vẽ tấm ốp và tấm ốp. Hình 2. Vật liệu composit và cơ cấu bám.2.3. Phương pháp kiểm tra đánh giá vật liệu - Thử nghiệm độ bền cơ học vật liệu composit trên thiết bị Instron Bluehill Universaltheo các tiêu chuẩn sau: + Thử nghiệm độ bền uốn, modul uốn theo tiêu chuẩn ASTM D790 - 03. + Thử nghiệm độ bền kéo, modul đàn hồi theo tiêu chuẩn ASTM D3090 - 03. + Thử nghiệm độ va đập theo tiêu chuẩn ASTM D252 - 05. + Thử nghiệm độ cứng Rocwell theo tiêu chuẩn ASTM E18 - 20. - Xác định lực bám trên bề mặt tấm thép CT3 dầy 5mm (theo chiều song song và chiềuvuông góc với bề mặt thép) xác định thời gian chịu lực bám, các thông số được kiểm tratrên thiết bị thử kéo nén UH500kNI tại Cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Đặc trưng tính chất vật liệu composit vải cacbon/epoxy trộn hợp ống nano cacbon Khảo sát ảnh hưởng của vải nền, ảnh hưởng của nano gia cường đến tính năng cơ lýcủa vật liệu composit chế tạo được. Khi sử dụng 100% vải cacbon siêu bền gia ...