MTA-BME Kutatócsoport






Tervezhető határfelületi adhéziójú, szívós polimer kompozitok fejlesztése

Pályázati azonosító:
NKFIH FK 124352
Támogató:
Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH)
Futamidő:
2017. december 1. - 2021. november 30.
Témavezető (BME):
Dr. Szebényi Gábor

Résztvevő kutatók (BME):
Prof. Dr. h.c. mult. Karger-Kocsis József
Dr. Tamás-Bényei Péter
Magyar Balázs
Hliva Viktor

Pályázat összefoglalója

A kutatás alapvető feltevése, hogy a hosszúszál erősítésű térhálós mátrixú kompozitok szívóssága javítható-e a határfelületi adhézió módosításával. A kutatás során számos fontos, a többfázisú rendszerekben az adhézió szerepére vonatkozó kérdés megválaszolásra kerül: Mi az adhéziónak az az optimális szintje, ami biztosítja a szívós viselkedést az összetevők egymáshoz képesti elcsúszásának biztosításával, de nem veszélyezteti a jó terhelésátadás biztosította magas teherbírást? Hogyan befolyásolják a létrehozott határfelületi mintázatok a kompozit szerkezet globális és lokális deformációit? Van-e különbség a tervezett geometriájú és véletlenszerű határfelületi mintázattal rendelkező kompozitok viselkedése között? Hogyan befolyásolja a mintázat geometriája (mintaelemek közötti távolság, szálátmérő, periodicitás, orientáció) a kompozit globális és lokális mechanikai tulajdonságait? Használható-e a hőre lágyuló határfelületi módosító anyag gyógyíthatóság biztosítására?

Pályázat eredményei

1. munkaszakasz
2017. december 1. - 2018. november 30.
Irodalomkutatást készítettünk a végtelen szál erősítésű kompozit szerkezetek károsodása és tönkremenetele, roncsolásmentes anyagvizsgálati módszerei, szívóssága, szívósságnövelése és az ehhez felhasználható anyagok területén. Koncepciókat dolgoztunk ki határfelületi mintázatok létrehozására, majd szívósított kompozitokat gyártottunk epoxigyanta mátrix, szénszálas erősítőanyag felhasználásával, PCL valamint PESU határfelületi mintázattal. Első statikus (3 pontos hajlító és szakító) és dinamikus (Charpy-féle ütvehajlító) vizsgálati eredményeink bizonyították a határfelületi mintázat képességét a pszeudo-duktilis válasz létrehozására.
Határfelületi minta 3D nyomtatása

2. munkaszakasz
2018. december 1. - 2019. november 30.
A projekt második évének fő megvalósult kutatási témái a következők voltak: - Új rétegközi minták létrehozása az előzetes tesztek eredményei alapján. - A kompozitok szívósságának és a felületi kitöltés arányának vizsgálata, az optimális kitöltés meghatározása a legjobb rétegközi minták esetén. - A rétegközi minták és a létrehozott delaminált zónák hatásának vizsgálata a kompozitok teljes mezős deformációjára digitális képkorreláció (DIC) és roncsolásmentes kis terheléses tesztelés során. - Az rétegközi mintázatú/rétegelt szerkezetek végeselemes modellezésének megkezdése. - Alternatív mintázási technológia kifejlesztésének megkezdése, amely az erősítőszálak méretének LASER kezelésén alapul.
Különböző rétegközi mintázatokkal ellátott kompozitok teljes mezős nyúlástérképe

3. munkaszakasz
2019. december 1. - 2020. november 30.
A projekt harmadik évének fő kutatási témái a következők voltak: - Széleskörű tesztek az tervezett határfelületi mintázatú kompozitokon. - Statikus és dinamikus vizsgálatok, a rétegközi minták hatásának vizsgálata. - Vizsgálatok teljes mezős nyúlásméréssel az érintett zónák, nyúláseloszlások meghatározására. - Morfológiai vizsgálatok.
A rétegközi mintázat nélküli (1) és rétegközi mintázattal ellátott (2) kompozitok törésmechanizmusa

4. munkaszakasz
2020. december 1. - 2021. november 30.



Pályázat támogatásával megjelent közlemények


  1. Karadi D. T., Sipos A. A., Halász M., Hliva V., Hegyi D.: An elastic phenomenological material law of technical textile with a nonlinear shear behaviour. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 40, 759-769 (2021) 10.1177/07316844211005842 IF=3.71 Q2
  2. Magyar B., Czigány T., Szebényi G.: Metal-alike polymer composites: The effect of inter-layer content on the pseudo-ductile behaviour of carbon fibre/epoxy resin materials. Composites Science and Technology, 215, 109002/1-109002/8 (2021) 10.1016/j.compscitech.2021.109002 IF=8.528 D1
  3. Szebényi G., Magyar B., Czigány T.: Achieving Pseudo-Ductile Behavior of Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites via Interfacial Engineering. Advanced Engineering Materials, 23, 2000822/1-2000822/7 (2021) 10.1002/adem.202000822 IF=3.862 Q2
  4. Szebényi G., Blößl Y., Hegedűs G., Tábi T., Czigány T., Schledjewski R.: Fatigue monitoring of flax fibre reinforced epoxy composites using integrated fibre-optical FBG sensors. Composites Science and Technology, 199, 108317/1-108317/8 (2020) 10.1016/j.compscitech.2020.108317 IF=8.528 D1
  5. Tamás-Bényei P., Bitay E., Kishi H., Matsuda S., Czigány T.: Toughening of Epoxy Resin: The Effect of Water Jet Milling on Worn Tire Rubber Particles. Polymers, 11, 529/1-529/11 (2019) 10.3390/polym11030529 IF=3.426 Q1
  6. Hliva V., Szebényi G.: Mesterséges rétegelválás modellezése polimer kompozitokban. in 'XXVII. Nemzetközi Gépészeti Konferencia (OGÉT2019) Nagyvárad, Románia. 2019.04.25-2019.04.28.,197-200 (2019)
  7. Szebényi G., Hliva V.: Detection of Delamination in Polymer Composites by Digital Image Correlation—Experimental Test. Polymers, 11, 523/1-523/11 (2019) https://doi.org/10.3390/polym11030523 IF=3.426 Q1
  8. Szebényi G., Hliva V., Tamás-Bényei P.: Investigation of delaminated composites by DIC and AE methods. in 'International Conference on Composite Materials (ICCM22) Melbourne, Australia. 2019.08.11-2019.08.16,7 (2019)
  9. Magyar B., Szebényi G., Czigány T.: Comparison of different interfacial engineering methods to achieve pseudo-ductile behaviour of carbon fibre reinforced polymer composites. in 'International Conference on Composite Materials (ICCM22) Melbourne, Australia. 2019.08.11-2019.08.16,9 (2019)
  10. Szebényi G., Magyar B.: Effect of fibre sizing on the interlaminar properties of polyamide matrix composites. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 426, 012044/1-012044/7 (2018) 10.1088/1757-899X/426/1/012044

© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor