羊毛強化エポキシ複合材料の機械的性能：引張、曲げ、圧縮、および衝撃解析

科学分野:

• 材料科学; 高分子工学; 持続可能な材料

背景:

• エポキシ樹脂は広く使用されているが、脆い場合がある。天然繊維は合成補強材の持続可能な代替品を提供する。羊毛は、低コストで生分解性の補強材オプションを提供する。

研究 の 目的:

• 洗浄した羊毛繊維を持続可能なエポキシ強化材として評価すること。機械的特性を改善するための最適な繊維長と含有量を決定すること。様々な荷重条件下での機械的応答を評価すること。

主な方法:

• 繊維長3、6、10 mm、含有量1.0-5.0 wt.%の羊毛繊維を用いた標本を調製した。機械的試験には、引張、曲げ、圧縮、シャルピー衝撃荷重が含まれた。分散分析（ANOVA）を用いて、繊維長と含有量の有意性を決定した。

主要な成果:

• 引張応力と弾性率は、10 mm/1.5 wt.%繊維でそれぞれ最大10%および50%増加しました。曲げ破壊応力は、2.5-5 wt.%で3-6 mmの繊維で35-45%改善しました。圧縮降伏応力は、3 mm/2 wt.%繊維で最大160%増加しましたが、衝撃エネルギー吸収は大幅に低下しました。

結論:

• 最適化された羊毛繊維補強は、エポキシ樹脂の特定の機械的特性を改善できる。繊維長は引張および圧縮性能にとって重要であり、含有量は曲げおよび衝撃挙動に影響を与える。羊毛繊維強化エポキシは、持続可能性を優先する非構造から半構造用途に適している。