Dikkat: tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formlarını danışınız. testler için kullanılan kimyasallar, toksik ve kanserojendir. kişisel koruyucu donanım (koruyucu gözlük, eldiven, laboratuvar önlüğü, tam uzunlukta pantolon ve kapalı parmak ayakkabı) kullanın. Testler için 1. Kurulum <ol><li> Numunelerin hazırlanması <ol><li> (Lif yönünde fitillenmesi test etmek için) elyaf dik yönde kumaş şerit kesin. Not: şeritlerin uzunluğu belirli bir elyaf hacim oranının elde edilmesi için hesaplanmaktadır. C-kumaşlar için, V F =% 40 elde edilmesi için, şeritlerin uzunluğu 150 mm idi. Işlenmemiş ve işlenmiş keten, aynı V f ulaşmak için, uzunluk 365 mm idi. Her şeridin genişliği 20 mm (Şekil 1) numune tutucu, yüksekliğine eşit olur. </li><li> R &lt;silindirik numune tutucu içine sokulmasına izin sıkıca şeritler Rulo/ Em&gt; = 6 mm. </li><li> (Esneklik örnek tutucu etkisini bastırmak için) numune tutucu ve örnek takviye arasındaki ince kağıt filtre ekleyin. kağıt filtre maksimum kalınlığı 0.1 mm olmalıdır. </li><li> silindir içine örneği yerleştirin ve sıkıştırma sağlamak amacıyla üstündeki alt delinmiş kapağı ve pistonu vida. </li><li> tansiyometre kumaş ile örnek tutucu kelepçe. </li></ol></li><li> Sıvıların hazırlanmasında <ol><li> Sıvı testi ile bir gemi doldurun ve tansiyometre özel yuvasına yerleştirin. Kullanım kaplar borosilikat cam ve 70 mm arasında bir çapa sahip oldu. </li><li> İlk test (aşama 2.1), n-heksan kullanın. İkinci testte (adım 2.3) için su kullanın. Tekne içindeki sıvı, en az 12 mm&#39;lik bir yüksekliğe ulaşır emin olun. </li></ol></li><li> deneysel parametreler <ol><li> 8 mg ve abancı yüzey algılama eşiğini ayarlamaksıvı saptanması için, 0.5 mm / s sıvı kabının tion hızı. </li></ol></li></ol> 2. Fitilleme testi NOT: örneklerinin hazırlanması ve tansiyometre parametreleri kurulumundan sonra, esneklik testleri başlayabilirsiniz. sıvı örnek tutucu ile temas edene kadar, sıvı kabı yukarı hareket eder. Sonra, sıvı numune tutucu içine yükselir ve tansiyometre zamanla kare sıvı kütle kazancı ölçer. Veri tansiyometre birlikte verilen yazılım tarafından kaydedilir. zamana karşı kütlesinin bir eğri sonra her esneklik testi için görüntülenmiştir. <ol><li> Geometrik faktörü tespiti için ilk test: <ol><li> tamamen ıslatma sıvısının (kendisi için temas açısı 0 °), örneğin, n-heksan kullanarak. </li><li> görüntülenmiştir eğrisi sabit bir değere ulaştığında esneklik testi durdurun. Bu sıvı fitilleme tam olduğunu ve böylece numune tutucu üst ulaştı ve belirtir. </li><li&gt; Washburn denklemi ile fitilleme eğrisi (m2 (t)) ile lineer trend uygun: <img alt="denklem 3" src="/files/ftp_upload/55059/image003.jpg" /> (3) İlerleme temas açısı doğrusal bir uyum eğiminden n-heksan ile 0 ° sözde olduğundan, geometrik sabit, C (5 mm) belirler. Not: Tüm testler, 20 ° C&#39;de standart koşullar altında gerçekleştirilmiştir. sıcaklıktaki bir değişiklik, sıvı yüzey gerilimini ve sonuçları değiştirecektir. </li></ol></li><li> Aşağıdaki testler için numune tutucu temizliği Not: Islak kumaş ayrılmasından sonra, numune tutucusu aşağıdaki ölçümlerden hataları önlemek için mükemmel temizlenmelidir. <ol><li> 30 saniye için sülfokromik asit (potasyum dikromat doymuş bir çözeltisi% 50 konsantre sülfürik asit% 50) bir kap içinde numune tutucu bırakın. </li><li> distile su ile durulayın veDaha sonra kurulayın. </li></ol></li><li> Belirgin ilerleyen temas açısını belirlemek için ikinci test <ol><li> İlerleme temas açısı, yeni aynıdır ve kuru kumaş örneği ile ölçülecek olan sıvısı kullanın. NOT: Su yöntemini doğrulamak amacıyla kullanılmıştır. </li><li> görüntülenmiştir eğrisi sabit bir değere ulaştığında esneklik testi durdurun. Bu sıvı numune tutucusunun üst ulaştı ve bu kılcal yükselme tamamlandığını gösterir. </li><li> Sabit C için, daha önce belirleyici doğrusal bir uyum eğimle, ilk test (aşama 2.1) nedeniyle bilinen, Washbum denklemine (Denklem 3) ile fitilleme eğrisi (m2 (t)) doğrusal bir parçası monte ilerleme temas açısı, θ bir (°). Not: Tüm testler, 20 ° C&#39;de standart koşullar altında gerçekleştirilmiştir. sıcaklıktaki bir değişiklik, sıvı yüzey gerilimini ve sonuçları değiştirecektir. </li></ol></li&gt; <li> Numune tutucu nedeniyle, sıvı ağırlığı katkı değerlendirilmesi NOT: tansiyometre, bir mikro olarak, kumaş sıvı artan ve numune tutucu dış menisküs katkısı ve filtresi esneklik de dahil olmak sıvının toplam kütlesi, ölçer. Bu katkılar izole edilmelidir. <ol><li> numune tutucu içine adım 1.1.3 kullanılmaktadır ve tekrar 2.1.1-2.1.2 adımları olarak filtre kağıdı aynı miktarda koyun. </li><li> Adım 2.1.3 kaydedilen verilerin elde edilen sabit değer (m 2) Çıkar ve geometrik sabiti, C doğru değerlendirme değerlendirmek için eğrisini kaydırır. </li><li> Sadece filtre kağıdı ve tekrar 2.3.1-2.3.2 adımları ile örnek tutucu doldurun. </li><li> Adım 2.3.3 kaydedilen verilerin elde edilen sabit değer (m 2) Çıkar ve ilerleyen temas açısı doğru değerlendirme değerlendirmek için eğri vardiya basmakta q. </li></ol></li>
</ol>

<ol><li>Lawrence, J. M., Neacsu, V., Advani, S. G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X09001122">Modeling the impact of capillary pressure and air entrapment on fiber tow saturation during resin infusion in lcm.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 40 (8), 1053-1064 (2009).</li>
<li>Ravey, C., Ruiz, E., Trochu, F. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353814001663">Determination of the optimal impregnation velocity in resin transfer molding by capillary rise experiments and infrared thermography.</a> Compos Sci Technol. 99, 96-102 (2014).</li>
<li>Verrey, J., Michaud, V., Månson, J. -A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X05001697">Dynamic capillary effects in liquid composite moulding with non-crimp fabrics.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 37 (1), 92-102 (2006).</li>
<li>Abouorm, L., Moulin, N., Bruchon, J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.scientific.net/KEM.554-557.447">Monolithic approach of Stokes- Darcy coupling for LCM process modelling.</a> Key Eng Mater. 554, 447-455 (2013).</li>
<li>Washburn, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Note+on+a+method+of+determining+the+distribution+of+pore+sizes+in+a+porous+material%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Note on a method of determining the distribution of pore sizes in a porous material.</a> Proc Natl Acad Sci USA. , 115-116 (1921).</li>
<li>Pucci, M. F., Liotier, P. -J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X15000998">Capillary effects on flax fibers-modification and characterization of the wetting dynamics.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 77, 257-265 (2015).</li>
<li>Darcy, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDarcy%2C+H+%22Les+fontaines+publiques+de+la+ville+de+Dijon%3A+exposition+et+application%22">Les fontaines publiques de la ville de Dijon: exposition et application</a>. Dalmont, V. , (1856).</li>
<li>Pucci, M. F., Liotier, P. -J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X1500192X">Capillary wicking in a fibrous reinforcement-orthotropic issues to determine the capillary pressure components.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 77, 133-141 (2015).</li>
<li>Pucci, M. F., Liotier, P. -J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775716301923">Capillary wicking in flax fabrics - effects of swelling in water.</a> Colloids Surf A: Physicochem Eng Aspects. 498, 176-184 (2016).</li>
<li>Nguyen, V. H., Lagardère, M., Park, C. H., Panier, S. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10853-014-8374-1">Permeability of natural fiber reinforcement for liquid composite molding processes.</a> J Mater Sci. 49 (18), 6449-6458 (2014).</li>
<li>Stuart, T., McCall, R., Sharma, H., Lyons, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+of+wicking+and+moisture+interactions+of+flax+and+viscose+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydr+Polym%22%5BJournal%5D)">Modelling of wicking and moisture interactions of flax and viscose fibres.</a> Carbohydr Polym. 123, 359-368 (2015).</li>
</ol>

The authors have nothing to disclose.

Protokolde kritik adımlar örneklerinin hazırlanması ile ilgilidir. İlk olarak, haddelenmiş örneklenmiş homojen bir lif hacim oranı varsayımını yapmak için sıkı olması gerekir. Numunede bir sıkışma gradyan ise, Washburn denklemi 5, 6 fitilleme eğrileri uyacak şekilde kullanılamaz. Buna ek olarak, kumaş ve numune tutucu arasındaki sınır koşulları kontrol etmek zordur. Bu nedenle, filtre kağıdı (1.1.3) de dikkatle numune tutucuları <...

Sıvı kompozit döküm (LSM) işlemlerinde elyaflı takviye emdirilmesi sırasında, reçine akışı bir basınç gradyanı ile tahrik edilir. Kılcal etkileri işlem parametrelerine bağlı olarak, basınç gradyanı ile rekabet edebilecek ilave bir etkiye sahiptirler. Işlem üzerindeki etkisi bu şekilde 2, 1 değerlendirilmelidir. Bu ilk basınç farkı 3 değiştirerek, belirgin bir kılcal basıncı, P kapağı tanımlayarak yapılabilir. Bu parametre daha sonra süreçlerinde akımlarını simüle etmek için sayısal modeller sokulabilir ve doğru bir boşluk oluşumu 4 tahmin. Bir sıvı (fitilleme) ile bir kumaşın kendiliğinden emprenye Washburn denklemi 5 ile tarif edilebilir. Başlangıçta, Washburn denklemi bir tüpün içinde bir sıvı kapiler artışı tarif. Bu denklem, WAs daha sonra bir kılcal tüp ağına yaklasık olabilir gibi lifli takviye olarak gözenekli yapılar, uzatılır. 6 aşağıdaki gibi bir gözenekli ortam maddesi ile doldurulmuş bir yarıçap R ile silindir biçiminde bir numune tutucu göz önüne alındığında, Washburn denklemi, zaman karesi kütle kazanımında (m² (t)) olarak değiştirildi: <img alt="denklem 1" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> (1) c kıvrımlarında hesapları bir parametre olduğu, R ortalama gözenek yarıçapı ve ε = 1 V f gözeneklilik (lif hacim oranı olma f V) &#39;dir. Köşeli parantez içinde tüm parametreler gözenekli ortam morfoloji ve yapılandırmasını ilgilendiren ve onlar olarak adlandırılan bir sabit, C, konsolide edilebilir &quot;geometrik gözenekli ortam faktör.&quot; diğer parametreler ifadeη, ρ ila (orta ve sıvı arasındaki etkileşimlere emme bağımlılığı ve γ L olan, sırası ile, yoğunluk, viskozite, yüzey gerilimi, sıvının ve θ A ile, belirgin bir ilerleme temas açısı). Buna paralel olarak, bir gözenekli ortam içinden akış, genellikle η ortamı, K ve sıvı viskozitesi geçirgenliği boyunca basınç düşmesi, eş akışkan hızı, V, D ile ilgilidir iyi bilinen Darcy hakları 7 ile modellenir . Bu denklem aynı zamanda bir zaman karekök üzerine ve böylece iki denklemler arasındaki denklik değerlendirilmek üzere kitle kazanç ifadesi için izin verir. 8 aşağıdaki gibi Washburn denklemi ve Darcy hukuk arasındaki bu denklik itibaren, kılcal basınç sonra tanımlanmıştır: (2) Burada, ana odak kılcal basınç belirlemek amacıyla, geometrik faktörler ve tek yönlü kumaşlar için belirgin ilerleyen temas açılarını ölçmek için deney prosedürü tarif etmektir. Bu yöntem, fitilleme testi (Şekil 1) gerçekleştirmek için bir gerilimölçer kullanılarak dayanır. Bir tansiyometre sıvı kütle ya katı etrafında bir menisküs şekillendirme veya lifli orta artan ölçer 10 ug çözünürlüğe sahip bir mikro terazi olduğunu. Fitilleme testi tek boyutlu bir karakterizasyonu (lifleri boyunca yönü) 8, 9 göz önüne alındığında gerçekleştirilmiştir. Prosedürü doğrulamak için kullanılan yarı-tek yönlü kumaşlar V f =% 40 karbon tek yönlü (UD) kumaşlar vardı. yöntem doğrulandı sonra, keten kumaşlar ısıl işlem t sunulduHat elyaf 6 ıslatıcı davranışını değiştiren ve emme testleri işlenmemiş ve işlenmiş keten kumaş hem de (% 40% 30 den), farklı fiber hacim oranlanna ile yapıldı. Morfolojik ve ıslatma parametreleri belirlemek için en az iki emme testleri zorunludur: n-heksan gibi tamamen ıslatma sıvısı ile birincisi, C (Denklem 1) ve söz konusu sıvı ile ikinci bir belirlemek belirlemek C kez belirgin ilerleme temas açısı bilinir. İlk yaklaşımda, su işlemi elde etmek için kullanılmıştır. Bu yöntem, malzeme geometrisine, (kumaş morfolojisi), gözeneklilik (farklı lif hacim oranları) ve viskozite ve kapiler emprenye fenomeni ile ilgili sıvının yüzey geriliminin etkisiyle değerlendirilmesinde sağlayan, farklı kumaş ve sıvı uygulanabilir. Washburn teorisine (Denklem 1) &#39;e göre prosedür sadece esneklik cu eğer kabul edilebilir o açıktırrves (m² (t)) tansiyometre tarafından kaydedilen bir doğrusal eğilim var. Bu Denklem 1 &#39;de parametreleri, tüm emici işlemi sırasında sabit kalması anlamına gelir. Elyaflar 10, 11 şişmesi, bu, su içinde keten takviye olarak böyle değilse, Washburn denklemi testleri doğru 9 tanımlamak için şişme etkisinin, modifiye edilmelidir. Arıtılmış kumaşlar su emilimi 9 daha az duyarlı olduğu saptanmıştır. Geometrik faktörler ve ıslatma parametreler kılcal basınç P kap hesaplanması için izin doğrusal uyan gelen ölçülebilir.

<table><tbody><tr><td>Carbon UD fabrics</td><td>Hexcel&amp;nbsp;</td><td>48580</td><td></td></tr><tr><td>Flax UD fabrics</td><td>Libeco</td><td>FLAXDRY UD 180</td><td></td></tr><tr><td>n-Hexane</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sulfochromic acid</td><td>home made</td><td></td><td>toxic and corrosive</td></tr><tr><td>Filter paper</td><td>Dataphysic</td><td>FP11</td><td></td></tr><tr><td>Tensiometer</td><td>Dataphysic</td><td>DCAT11</td><td></td></tr></tbody></table>

wicking tests for unidirectional fabrics: measurements of capillary parameters to evaluate capillary pressure in liquid composite molding processes

Sıvı kompozit döküm (LCM) süreçlerinde lifli takviye emdirilmesi sırasında kapiler etkisi kompozit parçalar void oluşumu üzerindeki etkilerini belirlemek için anlaşılması gerekir. Washburn denklemi ile tarif edilen bir elyaflı ortam içinde Fitilleme Darcy kanununa göre kılcal basıncın etkisi altında bir akış eşdeğer olarak kabul edildi. fitilleme karakterizasyonu için deneysel testler her iki C-ve keten lifi takviyesi ile gerçekleştirilmiştir. Yarı tek yönlü kumaşlar daha sonra lif doğrultusu boyunca morfolojik ve ıslatma parametrelerini belirlemek için bir tansiyometre ile test edilmiştir. yöntemi kumaşın morfolojisi kapiller fitillenme sırasında değişmez umut verici olduğu gösterilmiştir. C kumaş durumunda, kılcal basınç hesaplanabilir. Keten lifleri nem emiş duyarlıdır ve su içinde şişer. Bu olgu, ıslatma parametreleri değerlendirmek için dikkate alınmalıdır. benn su emilimi lifleri daha az duyarlı hale getirmek için, bir ısıl işlem keten takviye üzerinde gerçekleştirildi. Bu tedavi lif morfolojik kararlılığını artırır ve suda şişme engeller. Bu kumaşlar, kılcal basıncının belirlenmesi için izin C kumaş bulunanlara, benzer bir düz emici eğilimi tedavi olduğu gösterilmiştir.

Karbon ve işlenmemiş ve işlenmiş keten kumaş tansiyometre elde fitilleme sırasında yığın kazanç eğrileri, Şekil 2 ve 3&#39;te gösterilmektedir. Tüm eğriler nedeniyle numune tutucu ve filtre kağıdı dış menisküsün her iki ağırlıkların çıkarıldıktan sonra gösterilir ve sıfıra kaydırılır. Kumaş numune tutucuya doğru yerleştirilmiş ise, n-heksan ve su, deney...

Watch this Scientific Journal Video about Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes at JoVE.co

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

Bir deneysel yöntem geometrik parametreler ve önerilen tek yönlü sentetik ve doğal kumaşlar esneklik kılcal açıklayan belirgin ilerleyen temas açılarını ölçmek için. Bu parametreler sıvı kompozit kalıpları (LCM) uygulamalar için dikkate alınması gereken kılcal basınçlar belirlenmesi için zorunludur.

Tek yönlü Kumaşlar Testleri esneklik: Kılcal Parametrelerinin Ölçümleri Sıvı Kompozit Kalıp Süreçlerinde Kılcal Basınç değerlendirin

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

wicking-tests-for-unidirectional-fabrics-measurements-capillary

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Engineering

Unit 1

Fluid Properties

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K Görüntüleme.  Mines Saint-Étienne.  Bir deneysel yöntem geometrik parametreler ve önerilen tek yönlü sentetik ve doğal kumaşlar esneklik kılcal açıklayan belirgin ilerleyen temas açılarını ölçmek için. Bu parametreler sıvı kompozit kalıpları (LCM) uygulamalar için dikkate alınması gereken kılcal basınçlar belirlenmesi için zorunludur. 

Video: Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

A Testing Platform for Durability Studies of Polymers and Fiber-reinforced Polymer Composites under Concurrent Hygrothermo-mechanical Stimuli

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs and condition-based maintenance. These materials are adopted in a wide range of engineering applications, from aircraft and ship structures, to bridges, wind turbine blades, biomaterials and biomedical implants. Polymers are viscoelastic materials, and their response may be highly nonlinear and thus make it challenging to predict and monitor their in-service performance. The laboratory-scale testing platform presented herein assists the investigation of the influence of concurrent mechanical loadings and environmental conditions on these materials. The platform was designed to be low-cost and user-friendly. Its chemically resistant materials make the platform adaptable to studies of chemical degradation due to in-service exposure to fluids. An example of experiment was conducted at RT on closed-cell polyurethane foam samples loaded with a weight corresponding to ~50% of their ultimate static and dry load. Results show that the testing apparatus is appropriate for these studies. Results also highlight the larger vulnerability of the polymer under concurrent loading, based on the higher mid-point displacements and lower residual failure loads. Recommendations are made for additional improvements to the testing apparatus.

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites in service is a critical aspect for their designs and condition-based maintenance. We present a novel low-cost laboratory testing platform for the investigation of the influence of concurrent mechanical and environmental loadings, and may help design more efficient yet safer composite structures.

Polimer Dayanıklılık Çalışmaları ve Eşzamanlı Hygrothermo-mekanik Uyaranlara altında Fiber takviyeli kompozitler Polimer A Test Platformu

The durability of polymers and fiber-reinforced polymer composites under service condition is a critical aspect to be addressed for their robust designs ...

Mühendislik

Ultrasonic Welding of Thermoplastic Composite Coupons for Mechanical Characterization of Welded Joints through Single Lap Shear Testing

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ultrasonic welding process described in this paper is based on three main pillars. Firstly, flat energy directors are used for preferential heat generation at the joining interface during the welding process. A flat energy director is a neat thermoplastic resin film that is placed between the parts to be joined prior to the welding process and heats up preferentially owing to its lower compressive stiffness relative to the composite substrates. Consequently, flat energy directors provide a simple solution that does not require molding of resin protrusions on the surfaces of the composite substrates, as opposed to ultrasonic welding of unreinforced plastics. Secondly, the process data provided by the ultrasonic welder is used to rapidly define the optimum welding parameters for any thermoplastic composite material combination. Thirdly, displacement control is used in the welding process to ensure consistent quality of the welded joints. According to this method, thermoplastic-composite flat coupons are individually welded in a single lap configuration. Mechanical testing of the welded coupons allows determining the apparent lap shear strength of the joints, which is one of the properties most commonly used to quantify the strength of thermoplastic composite welded joints.

A straightforward procedure for ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for basic mechanical testing is described. Key characteristics of this ultrasonic welding process are the use of flat energy directors for simplified process preparation and the use of process data for the fast definition of optimum processing conditions.

Tek Bindirme Kesme Testi aracılığıyla Kaynaklı Eklemler Mekanik Karakterizasyonu için termoplastik kompozit Kuponlar Ultrasonik Kaynak

This paper presents a novel straightforward method for ultrasonic welding of thermoplastic-composite coupons in optimum processing conditions. The ...

Strain Sensing Based on Multiscale Composite Materials Reinforced with Graphene Nanoplatelets

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are proposed to create the electrical network in this work: (a) the incorporation of the nanoplatelets into the epoxy matrix and (b) the coating of the glass fabric with a sizing filled with the same nanoplatelets. Both types of multiscale composite materials, with an in-plane electrical conductivity of ~10-3 S/m, showed an exponential growth of the electrical resistance as the strain increases due to distancing between adjacent functionalized graphene nanoplatelets and contact loss between overlying ones. The sensitivity of the materials analyzed during this research, using the described procedures, has been shown to be higher than commercially available strain gauges. The proposed procedures for self-sensing of the structural composite material would facilitate the structural health monitoring of components in difficult to access emplacements such as offshore wind power farms. Although the sensitivity of the multiscale composite materials was considerably higher than the sensitivity of metallic foils used as strain gauges, the value reached with NH2 functionalized graphene nanoplatelets coated fabrics was nearly an order of magnitude superior. This result elucidated their potential to be used as smart fabrics to monitor human movements such as bending of fingers or knees. By using the proposed method, the smart fabric could immediately detect the bending and recover instantly. This fact permits precise monitoring of the time of bending as well as the degree of bending.

The integration of conductive nanoparticles, such as graphene nanoplatelets, into glass fiber composite materials creates an intrinsic electrical network susceptible to strain. Here, different methods to obtain strain sensors based on the addition of graphene nanoplatelets into the epoxy matrix or as a coating on glass fabrics are proposed.

Grafen Nanoplatelets ile Ölçekli Kompozit Malzemeler Güçlendirilmiş dayanarak suşu Algılama

The electrical response of NH2-functionalized graphene nanoplatelets composite materials under strain was studied. Two different manufacturing methods are ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Deneysel yeni bir bileşik imalat yöntemi uygulanması: bileşik yüzeyi yumuşak katman yöntemi tarafından çıplak lifleri ortaya

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose and short sisal fibers are dispersed into a water suspension containing bacterial cellulose. The fiber and nanocellulose suspension is then filtered (using vacuum or gravity) and the wet filter cake pressed to squeeze out any excess water, followed by a drying step. This will result in the hornification of the bacterial cellulose network, holding the loose natural fibers together.
Our method is specially suited for the manufacturing of rigid and robust preforms of hydrophilic fibers. The porous and hydrophilic nature of such fibers results in significant water uptake, drawing in the bacterial cellulose dispersed in the suspension. The bacterial cellulose will then be filtered against the surface of these fibers, forming a bacterial cellulose coating. When the loose fiber-bacterial cellulose suspension is filtered and dried, the adjacent bacterial cellulose forms a network and hornified to hold the otherwise loose fibers together.
The introduction of bacterial cellulose into the preform resulted in a significant increase of the mechanical properties of the fiber preforms. This can be attributed to the high stiffness and strength of the bacterial cellulose network. With this preform, renewable high performance hierarchical composites can also be manufactured by using conventional composite production methods, such as resin film infusion (RFI) or resin transfer molding (RTM). Here, we also describe the manufacturing of renewable hierarchical composites using double bag vacuum assisted resin infusion.

We present a novel method of manufacturing rigid and robust short natural fiber preforms using a papermaking process. Bacterial cellulose acts simultaneously as the binder for the loose fibers and provides rigidity to the fiber preforms. These preforms can be infused with a resin to produce truly green hierarchical composites.

Binder Bakteriyel Selüloz kullanmak Sağlam Doğal Elyaf preform üretim

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

Biyomühendislik

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material that can be subsequently treated by dip coating. Dip coating with a sol preparation provides a supported porous layer on the fabric. In this case, the porous layer is a porphyrin functionalized sorbent system based on a powdered material that has been demonstrated previously for the capture and conversion of phosgene. A representative coating is applied to cotton fabric at a loading level of 10 mg/g. This coating has minimal impact on water vapor transport through the fabric (93% of the support fabric rate) while significantly reducing transport of 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) through the material (7% of support fabric rate). The described approaches are suitable for use with other fabrics providing amine and hydroxyl groups for modification and can be used in combination with other sol preparations to produce varying functionality.

This report details a microwave-initiated approach for deposition of porphyrin functionalized porous organosilicate sorbents on a cotton fabric and demonstrates reduction in 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) transport through the fabric resulting from this treatment.

Kumaş destekler gözenekli Sorbentler birikimi

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...

Kimya

Magnet Assisted Composite Manufacturing: A Flexible New Technique for Achieving High Consolidation Pressure in Vacuum Bag/Lay-Up Processes

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed magnet assisted composite manufacturing (MACM) technique. In this technique, permanent magnets are utilized to apply a sufficiently high consolidation pressure during the curing stage. To enhance the intensity of the magnetic field, and thus, to increase the magnetic compaction pressure, the magnets are placed on a magnetic top plate. First, the entire procedure of preparing the composite lay-up on a magnetic bottom steel plate using the conventional wet lay-up vacuum bag process is described. Second, placement of a set of Neodymium-Iron-Boron permanent magnets, arranged in alternating polarity, on the vacuum bag is illustrated. Next, the experimental procedures to measure the magnetic compaction pressure and volume fractions of the composite constituents are presented. Finally, methods used to characterize microstructure and mechanical properties of composite laminates are discussed in detail. The results prove the effectiveness of the MACM method in improving the quality of wet lay-up vacuum bag laminates. This method does not require large capital investment for tooling or equipment and can also be used to consolidate geometrically complex composite parts by placing the magnets on a matching top mold positioned on the vacuum bag.

A new technique for applying consolidation pressure on the vacuum bag lay-up to fabricate composite laminates is described. The goal of this protocol is to develop a simple, cost-effective technique to improve the quality of laminates fabricated by the wet lay-up vacuum bag method.

Mıknatıs kompozit üretim destekli: Vakum çanta/Lay-yukarıya oluşum yüksek konsolidasyon basıncı elde etmek için esnek yeni bir teknik

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. This wetting phenomenon is important in many technical fields ranging from physiology to aerospace engineering. Currently, several different techniques exist for fabricating hemiwicking structures. These conventional methods, however, are often time consuming and are difficult to scale-up for large areas or are difficult to customize for specific, nonhomogeneous patterning geometries. The presented protocol provides researchers with a simple, scalable, and cost-effective method for fabricating micro-patterned hemiwicking surfaces. The method fabricates wicking structures through the use of stamp printing, polydimethylsiloxane (PDMS) molding, and thin-film surface coatings. The protocol is demonstrated for hemiwicking with ethanol on PDMS micropillar arrays coated with a 70 nm thick aluminum thin-film.

A simple protocol is provided for the fabrication of hemiwicking structures of varying sizes, shapes, and materials. The protocol uses a combination of physical stamping, PDMS molding, and thin-film surface modifications via common materials deposition techniques.

Ölçeklenebilir pul baskı ve Hemiwicking yüzeyler imalatı

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, where the yarns in each layer are oriented parallel to each other and held in place using binder resins and thin polymer films. The armor is constructed by stacking the unidirectional layers in different orientations. To date, only very preliminary work has been performed to characterize the ageing of the binder resins used in unidirectional laminates and the effects on their performance. For example, during the development of the conditioning protocol used in the National Institute of Justice Standard-0101.06, UD laminates showed visual signs of delamination and reductions in V50, which is the velocity at which half of the projectiles are expected to perforate the armor, after ageing. A better understanding of the material property changes in UD laminates is necessary to comprehend the long-term performance of armors constructed from these materials. There are no current standards recommended for mechanically interrogating unidirectional (UD) laminate materials. This study explores methods and best practices for accurately testing the mechanical properties of these materials and proposes a new test methodology for these materials. Best practices for ageing these materials are also described.

The goal of the study was to develop protocols to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high-strength aramid or ultra-high-molar-mass polyethylene-based flexible unidirectional composite laminate materials and to describe protocols for performing artificial ageing on these materials.

Esnek tek yönlü kompozit laminatlar kesme prosedürleri, çekme testi ve yaşlanma

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber reinforced composites, due to its excellent mechanical properties. Delignified wood, however, is rather fragile in a wet state, which makes handling and shaping challenging. Here we present two fabrication processes, closed-mold densification and vacuum densification, to produce high-performance cellulose composites based on delignified wood, including an assessment of their advantages and limitations. Further, we suggest strategies for how the composites can be re-used or decomposed at the end-of-life cycle. Closed-mold densification has the advantage that no elaborate lab equipment is needed. Simple screw clamps or a press can be used for densification. We recommend this method for small parts with simple geometries and large radii of curvature. Vacuum densification in an open-mold process is suitable for larger objects and complex geometries, including small radii of curvature. Compared to the closed-mold process, the open-mold vacuum approach only needs the manufacture of a single mold cavity.

Delignified densified wood represents a new promising lightweight, high-performance and bio-based material with great potential to partially substitute natural fiber reinforced- or glass fiber reinforced composites in the future. We here present two versatile fabrication routes and demonstrate the possibility to create complex composite parts.

Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...