Course: Nanocompositesدرس: نانوکامپوزیت Grade Level: Graduate سطح: تحصیلات تکمیلی/کارشناسی ارشد
Subject: Mechanics/Materials Science/Polymersموضوع: مکانیک/پلیمر/علم مواد
Instructor: Mehdi Karevan, ME Department
Course Description:
مبحث نانوکامپوزیت ها(Nanocomposites) یکی از زمینه های کاربردی نوین در تحقیقات و صنعت بوده و عملاً یکی از علومی است که دانشجویان رشته های مربوط کاربرد مفاهیم و آنچه تاکنون در طول سال های تحصیل فراگرفته اند را تجربه کرده و بکار می گیرند. دانش علمی و مهارت های تکنولوژیک نانوکامپوزیت ها در حیطه علوم بین رشته ای (Interdisciplinary science) مکانیک، علم مواد، دانش پلیمر/ شیمی، و ساخت بوده و زیر مجموعه مواد پیشرفته (Advanced materials) قرار می گیرد. این درس ابتدا به مفاهیم پایه و سپس پیشرفته کامپوزیت ها می پردازد و سپس وارد بحث اصلی این درس ، نانوکامپوزیت ها، با تمرکز بر مسائل و چالش های موجود پیش رو برای توسعه این مواد از ترکیبات(Components) نانوکامپوزیت ها، طراحی تا ساخت/فرآیند می پردازد. اهداف اصلی این درس شامل بررسی کامپوزیت های متداول (Traditional) و پیشرفته چند منظوره (Advanced multi-functional) در زمینه های رفتارهای فیزیکی/مکانیکی (Physical/mechanical properties)، فرآیند، و طراحی بویژه کامپوزیت های مایکرو (تقویت شده با فاز مقیاس مایکروMicro-size ) و تمرکز برنانوکامپوزیت های پلیمری(Polymer nanocomposites, PNCs) (پلیمرهای تقویت شده با نانو مواد مقیاس نانو Nano-scale) به عنوان جدیدترین مبحث کامپوزیت ها می باشد. بطور خلاصه، ارائه این درس به سه قسمت کلی تقسیم می گردد:
Part A: دانش پایه مواد سازنده کامپوزیت ها، مکانیک کامپوزیت ها و روابط مایکرومکانیک، روابط ساختاری کامپوزیت ها، بررسی رفتارهای ماکرو و مایکرو الاستیک برای تعمیم در مقیاس نانو، مکانیک و معیارهای شکست مایکرو کامپوزیت ها و ...
Part B: معرفی نانوکامپوزیت ها، مواد سازنده و مقیاس ها در ابعاد نانو، معرفی نانو ذرات و خواص آنها، پلیمرها و خواص آنها، چالش های فعلی و راهبرد ها در نانوکامپوزیت ها، روابط مایکرومکانیک برای طراحی و توسعه نانوکامپوزیت ها، مفاهیم و چالش های مهم در فصل مشترک نانوفیلر/پلیمر Interface/interphase ، بررسی رفتارهای ماکرو و مایکرو الاستیک و تعمیم در نانوکامپوزیت ها، روش ها و راهکارهای اندازه گیری خواص نانوکامپوزیت ها در مقیاس نانو تا ماکرو نانوکامپوزیت های چند منظوره، کاربرد ها و روش های مدل تحلیلی و شبیه سازی محاسباتی نانوکامپوزیت ها.
Part C: بررسی، مرور و بحث بر روی تحلیل ها، تکنولوژی، دانش جدید و تحقیقاتی تئوری و تجربی اخیر در زمینه نانوکامپوزیت ها با کمک مفاهیم و دانش فراگرفته شده در بخش A و B
این درس برای متخصصان و مهندسان رشته هایی نظیر مهندسی مکانیک، مواد و هوافضا که علاقمند به آشنایی با مباحث مقدماتی و پیشرفته زمینه علوم مواد نانوکامپوزیتی و یا مایل به گسترش دانش خود در زمینه کامپوزیت ها هستند طراحی شده است.
|
Students who successfully complete the course will demonstrate the following outcomes by tests, homework, and design project.
1. Develop knowledge of: o Composite materials - what are they and how do they differ from other classes of materials? o Nature of reinforcing materials - fibers, whiskers, platelets, etc. o The properties of fiber and matrix materials used in commercial composites, as well as some common manufacturing techniques. o Conventional fiber/polymer materials used in the manufacturing of composites. o A basic understanding about the linear elasticity with emphasis on the difference between isotropic and anisotropic material behavior.
o Issues at the filler/matrix interface and the interphase region. o Overview of mechanical and physical properties of a range of composite materials systems o Mechanisms of composite deformation and fracture o Fabrication of composite materials, and how this relates to microstructure and properties o Mechanics of orthotropic lamina and laminates, and ply failure theories. o The composite material characterization methods o How new materials are developed and become accepted by industry.
|
|
2. Develop skills in: o Assessment of the applicability of a specific material for a specific application. o Rational selection of materials. o Predicting the elastic properties of both long and short fiber composites based on the constituent properties. o Mechanics analysis of composite materials. o Self-directed learning, incorporating researching properties of commercial materials. o The common design guidelines when designing using composite materials. o Design/analysis of simple laminated structural elements o Development of composites towards using composites in aerospace and other targeted designs. |
