3.3. Mechanical characterizationThe

3.3. Mechanical characterization
The mechanical property of fiber as a reinforcement in polymeric
matrices is directly concerned with the overall performance
of the composite. In this study, the mechanical performance of
a-CNFs and r-CNFs mats was first compared (see Supporting information)
and had demonstrated obviously different results. Aligned
cellulose nanofibrous mats showed a substantially high tensile
strength, which was approximately 7 times that of nanofibrous
mats with a random fiber orientation. The uniaxial orientation of
electrospun cellulose fibers positively influenced on the improvement
of mechanical strength. Therefore, a-CNFs were used as the
reinforcements to further reinforce the PVA resin matrix in the
following experiment.
The tensile property of a-CNFs@PVA was measured by cutting
the composite film into strips along the impregnated fiber direction.
As shown in Fig. 5, the fiber content influences the tensile
properties. The pure PVA film showed poor mechanical properties,
and the tensile strength and modulus were ∼25 MPa and
∼129 MPa, respectively. The tensile strength of the composite evidently
increases when the cellulose fibers are embedded in the
PVA matrix. The maximum mechanical strength of ∼39 MPa was
achieved for the a-CNFs@PVA composite with CNFs content of 32%.
This value is 1.6 times that of neat PVA film, whereas the modulus
significantly increased from 129 MPa to 1.1 GPa. The modulus
of composite films increases substantially with fiber content in
the range studied in this work. Notably, the increase in modulus
is not in accordance with the moderate gain of tensile strength.
A similar finding was also reported in the literature (Bergshoef &
Vancso, 1999; Tang & Liu, 2008). These results demonstrate that
electrospun cellulose nanofibers provide effective reinforcement,
as explained by strong intermolecular forces between the CNFs and
PVA matrix. As such, a large amount of hydroxyl groups on CNFs
surfaces forms strong hydrogen-bonding with PVA matrices. This
formation consequently results in intimate adhesion force at the
CNFs@PVA interfaces, as evidenced in the fractured SEM images
(Fig. 4). When a PVA composite film was stretched, this interaction
structure can lead to stress transfer from PVA to CNFs. The occurrence
of nanofiber bowing derived from the stress transfer, and in
turn it improves the mechanical properties of the composite. With
further increase in a-CNFs content, the tensile strength of the composite
film gradually decreased, but remained higher than those of
pristine PVA film. Given that the strength of the CNFs is smaller
than that of PVA matrix, the excessively high content of CNFs is not
expected to effectively reinforce the composite film. Instead, it was
J. Cai et al. / Carbohydrate Polymers 140 (2016) 238–245 243
Fig. 5. Mechanical performance of a-CNFs@PVA composite films corresponding
with the changes of fiber content.
possible to weak the overall mechanical properties of the composite
film. Fig. 5 also shows a decrease in strain at break values after
CNFs were impregnated into PVA matrix. The unexpected decrease
in stain originates from the rigidity effect of the cellulose fiber.
To further examine the effects of the CNFs embedding into
matrix on the mechanical property of the composite film, aCNFs@PVA
was subjected to dynamical mechanical analysis (DMA).
Fig. S7 (in the Supporting Information) shows the storage modulus
(E0) of the a-CNFs@PVA as a function of temperature and fiber content.
The studied pure PVA shows a typical mechanical behavior
of an amorphous polymer material. With increasing temperature,
the E0 of samples decreased because of the easier movement of
polymer chains at elevated temperature. Compared with the fairly
low E0 of neat PVA, the value significantly increased for composite
films, such as those with increasing a-CNF content. This finding
suggests that the incorporation of aligned nanofibers in the matrix
enhances the stiffness and thermal stability. The shift of Eo to a
higher value could be explained by intimate fiber/PVA interfaces,
which impart mechanical limitations to the matrix and reduces
mobility and deformation. The height of tanı peaks substantially
declined for CNFs@PVA composite films, indicating that the dampening
effect decreased with the loading of fibers into the matrix
(see Supporting information) (Liao, Wu, Wu, Zhan, & Liu, 2012).
This finding is ascribed to the composition of neat PVA and strongly
bonded fiber–PVA interfacial materials, leading to effective load
transfer from the PVA matrix to the fibers. Moreover, broad rather
thansharp tanı peaks were observed for CNFs/PVAcompositefilms,
suggesting that the PVA in the composite films is heterogeneous,
and strong interfacial bonds form between the reinforcing cellulose
fibers and the PVA matrix

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.3 คุณลักษณะกลคุณสมบัติทางกลของเส้นใยเสริมแรงในเมอร์เป็นเมทริกซ์เกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพโดยรวมของคอมโพสิต ในการศึกษานี้ ประสิทธิภาพเชิงกลเสื่อที่ CNFs และ r CNFs ถูกแรกเปรียบเทียบ (ดูข้อมูลเสริม)และมีแสดงผลที่แตกต่างเห็นได้ชัด การจัดตำแหน่งพรม nanofibrous เซลลูโลสพบสูงมากแรงดึงแรง ซึ่งเป็นประมาณ 7 ครั้งที่ nanofibrousเสื่อ ด้วยการวางเส้นใยแบบสุ่ม วาง uniaxialเส้นใยเซลลูโลส electrospun บวกผลต่อการพัฒนาของแรงงาน ดังนั้น ใช้เป็น CNFs เป็นการเสริมหนุนเพิ่มเติม PVA เรเมทริกซ์ในการทดลองต่อไปนี้สมบัติแรงดึงของ a-CNFs@PVA โดยวัดจากการตัดฟิล์มที่ประกอบเป็นเส้นไปตามทิศทางใยชุบดังแสดงในรูปที่ 5 ปริมาณเส้นใยมีผลต่อความแรงที่พักแห่งนี้ ฟิล์ม PVA บริสุทธิ์พบว่าสมบัติเชิงกลต่ำแรงและโมดูลัสถูก ∼25 MPa และ∼129 MPa ตามลำดับ แรงของคอมโพสิตอย่างเห็นได้ชัดเพิ่มขึ้นเมื่อเส้นใยเซลลูโลสที่ฝังตัวอยู่ในPVA เมทริกซ์ มีความแข็งแรงทางกลสูงสุดของ ∼39 MPaได้สำหรับคอมโพสิต a-CNFs@PVA CNFs เนื้อหา 32%ค่านี้เป็น 1.6 เท่าที่ของ PVA เรียบร้อยฟิล์ม ในขณะที่มอดุลัสอย่างมีนัยสำคัญเพิ่มขึ้นจาก 129 MPa เป็น 1.1 GPa มอดุลัสประกอบภาพยนตร์เพิ่มมากด้วยเนื้อหาในเส้นใยช่วงที่ศึกษาในงานนี้ สะดุดตา การเพิ่มโมดูลัสจะไม่ตามของแรงกำไรปานกลางยังมีรายงานการค้นหาที่คล้ายกันในวรรณคดี (Bergshoef &Vancso, 1999 ถังและ Liu, 2008) ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าnanofibers electrospun เซลลูโลสให้เหล็กเสริมที่มีประสิทธิภาพอธิบาย โดยกองกำลัง intermolecular แข็งแรงระหว่าง CNFs และPVA เมทริกซ์ เช่น จำนวนมากของไฮดรอกกลุ่ม CNFsพื้นผิวแบบพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแรงกับเมทริกซ์ PVA นี้ก่อตัวจึงเกิดแรงยึดเกาะที่ใกล้ชิดที่การอินเทอร์เฟซ CNFs@PVA เป็นหลักฐานในภาพ SEM ร้าว(4 รูป) เมื่อมีการยืดขยายฟิล์มผสม PVA การโต้ตอบนี้โครงสร้างสามารถนำไปสู่ความเครียดโอนจาก PVA CNFs การเกิดขึ้นของ nanofiber โค้งได้รับ จากการโอนความเครียด และในเปิดที่จะช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลของคอมโพสิต มีเพิ่มเติมในเนื้อหาที่ CNFs ความต้านทานแรงของคอมโพสิตฟิล์มลดลงเรื่อย ๆ แต่ยังคงสูงกว่าของฟิล์ม PVA บริสุทธิ์ ระบุว่าความแรงของ CNFs มีขนาดเล็กกว่าของเมทริกซ์ PVA เนื้อหาสูงมากเกินไปของ CNFs ไม่คาดว่าจะมีประสิทธิภาพเสริมสร้างฟิล์มคอมโพสิต แทน มันเป็นJ. ไกร้อยเอ็ด / คาร์โบไฮเดรตโพลีเมอร์ 140 (2016) 238-245 243รูป 5 ประสิทธิภาพเชิงกลของฟิล์มผสม a-CNFs@PVA ที่สอดคล้องการเปลี่ยนแปลงของปริมาณเส้นใยไปอ่อนคุณสมบัติทางกลโดยรวมของคอมโพสิตฟิล์ม รูป 5 แสดงการลดลงของสายพันธุ์ที่แบ่งค่าหลังจากCNFs ได้ถูกชุบลงในเมทริกซ์ PVA ไม่คาดคิดที่ลดลงในคราบเกิดจากผลกระทบความแข็งแกร่งของเส้นใยเซลลูโลสการตรวจสอบผลกระทบของ CNFs ที่ฝังลงในเมทริกซ์ในคุณสมบัติทางกลของฟิล์มคอมโพสิต aCNFs@PVAภายใต้การวิเคราะห์กล dynamical (DMA)รูป โมดูลัสเก็บแสดง S7 (ในข้อมูลสนับสนุน)(E0) ของการ a-CNFs@PVA เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิและไฟเบอร์PVA บริสุทธิ์ศึกษาแสดงลักษณะการทำงานเครื่องจักรกลทั่วไปจากวัสดุพอลิเมอร์สัณฐาน ด้วยการเพิ่มอุณหภูมิE0 ของตัวอย่างลดลงเนื่องจากการเคลื่อนไหวที่ง่ายขึ้นของโซ่พอลิเมอร์ที่อุณหภูมิสูง เมื่อเทียบกับค่อนข้างE0 ต่ำของ PVA เรียบ ค่าเพิ่มสำหรับคอมโพสิตฟิล์ม เช่นด้วยการเพิ่มเนื้อหาแบบ CNF ค้นหานี้แนะนำว่า การจัดตำแหน่ง nanofibers ในเมตริกซ์เพิ่มเสถียรภาพของความแข็งและความร้อน กะของ Eo จะมีค่าสูงสามารถอธิบายได้ ด้วยอินเตอร์เฟซใกล้ชิดเส้น ใย/PVAที่บอกข้อจำกัดของเมตริกซ์กล และลดเคลื่อนไหวและความผิดปกติ ยอดเขาที่ความสูงของ tanı มากปฏิเสธสำหรับ CNFs@PVA ฟิล์มคอมโพสิต ระบุว่า ความหน่วงผลลดลง ด้วยการโหลดของเส้นใยในเมตริกซ์(ดูข้อมูลสนับสนุน) (เหลียว Wu, Wu นไต และ หลิว 2012)ค้นหานี้เป็นจากนี้จัดองค์ประกอบ ของ PVA เรียบร้อย และขอวัสดุ interfacial ผูกเส้นใย-PVA นำไปโหลดที่มีประสิทธิภาพโอนจากเมทริกซ์ PVA ให้เส้นใย นอกจากนี้ บรอดค่อนข้างข้อสังเกตสำหรับ CNFs/PVAcompositefilms, thansharp tanı ยอดแนะนำว่า PVA ในภาพยนตร์คอมโพสิตชนิดและพันธบัตร interfacial ที่แข็งแกร่งระหว่างเซลลูโลสเสริมเส้นใยและเมทริกซ์ PVA

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.3 ลักษณะวิศวกรรม
คุณสมบัติทางกลของไฟเบอร์เสริมแรงในพอลิเมอ
การฝึกอบรมมีความกังวลโดยตรงกับประสิทธิภาพโดยรวม
ของคอมโพสิต ในการศึกษานี้ประสิทธิภาพเชิงกลของ
A-CNFs และเสื่อ R-CNFs เป็นครั้งแรกเมื่อเทียบ (ดูข้อมูลประกอบ)
และได้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่แตกต่างอย่างเห็นได้ชัด สอดคล้อง
เซลลูโลสเสื่อ nanofibrous แสดงให้เห็นว่าทนแรงดึงสูงอย่างมีนัยสำคัญ
ความแข็งแรงซึ่งเป็นประมาณ 7 เท่าของ nanofibrous
เสื่อด้วยการวางเส้นใยแบบสุ่ม การวางแนวแกนเดียวของ
เส้นใยเซลลูโลสด้วยไฟฟ้าอิทธิพลเชิงบวกในการปรับปรุง
ความแข็งแรงทางกล ดังนั้น-CNFs ถูกนำมาใช้เป็น
กำลังเสริมเพื่อเสริมสร้างเมทริกซ์ PVA เรซินใน
การทดสอบต่อไป.
คุณสมบัติแรงดึงของ A-CNFs @ PVA วัดโดยการตัด
ฟิล์มคอมโพสิตเป็นเส้นตามทิศทางไฟเบอร์ชุบได้.
ดังแสดงในรูป . 5 เนื้อหาเส้นใยที่มีอิทธิพลต่อแรงดึง
คุณสมบัติ ภาพยนตร์เรื่องนี้แสดงให้เห็น PVA บริสุทธิ์สมบัติเชิงกลยากจน
และความต้านทานแรงดึงและโมดูลัสเป็น ~25 MPa และ
~129 MPa ตามลำดับ ความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิตเห็นได้ชัด
เพิ่มขึ้นเมื่อเส้นใยเซลลูโลสที่ฝังตัวอยู่ใน
เมทริกซ์ PVA ความแข็งแรงเชิงกลสูงสุดของ ~39 MPa ได้รับการ
ประสบความสำเร็จสำหรับ A-CNFs @ PVA คอมโพสิตที่มีเนื้อหา CNFs 32%.
ค่านี้เป็น 1.6 เท่าของ PVA ฟิล์มเรียบร้อยในขณะที่โมดูลัส
เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจาก 129 MPa 1.1 จีพี โมดูลัส
ของภาพยนตร์คอมโพสิตเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญที่มีเนื้อหาของใยอาหารใน
ช่วงที่ศึกษาในงานนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มขึ้นของโมดูลัส
ไม่เป็นไปตามที่มีกำไรในระดับปานกลางของความต้านทานแรงดึง.
การค้นพบที่คล้ายกันนอกจากนี้ยังมีรายงานในวรรณคดี (Bergshoef &
Vancso 1999; & ถังหลิว 2008) ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า
เส้นใยนาโนเซลลูโลสด้วยไฟฟ้าให้การเสริมแรงที่มีประสิทธิภาพ
ตามที่อธิบายไว้โดยกองกำลังระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งระหว่าง CNFs และ
PVA เมทริกซ์ เป็นเช่นนี้เป็นจำนวนมากในกลุ่มไฮดรอกใน CNFs
พื้นผิวรูปแบบที่แข็งแกร่งไฮโดรเจนพันธะกับเมทริกซ์ PVA นี้
ก่อตัวจึงส่งผลให้เกิดแรงยึดเกาะที่ใกล้ชิดที่
อินเตอร์เฟซ CNFs @ PVA เป็นหลักฐานในร้าว SEM ภาพ
(รูปที่. 4) เมื่อภาพยนตร์คอมโพสิต PVA ถูกยืดปฏิสัมพันธ์นี้
โครงสร้างสามารถนำไปสู่การถ่ายโอนความเครียดจาก PVA จะ CNFs การเกิดขึ้น
ของเส้นใยนาโนโค้งมาจากการโอนความเครียดและใน
ทางกลับกันจะช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลของคอมโพสิต ที่มี
เพิ่มขึ้นอีกใน A-CNFs เนื้อหาความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต
ฟิล์มค่อยๆลดลง แต่ยังคงสูงกว่า
PVA ฟิล์มเก่าแก่ ระบุว่าความแข็งแรงของ CNFs มีขนาดเล็ก
กว่าที่ของ PVA เมทริกซ์เนื้อหาที่สูงมากเกินไปของ CNFs ไม่ได้
คาดหวังว่าจะมีประสิทธิภาพในการเสริมสร้างภาพยนตร์คอมโพสิต แต่มันก็เป็น
เจ Cai, et al / คาร์โบไฮเดรตลีเมอร์ 140 (2016) 238-245 243
รูป 5. ประสิทธิภาพทางกลของ A-CNFs @ PVA ภาพยนตร์คอมโพสิตที่สอดคล้อง
กับการเปลี่ยนแปลงของเนื้อหาเส้นใย.
ไปได้ที่จะอ่อนแอสมบัติเชิงกลโดยรวมของคอมโพสิต
ฟิล์ม มะเดื่อ. 5 ยังแสดงให้เห็นการลดลงของค่าความเครียดที่จุดหยุดพักหลังจาก
CNFs ถูกชุบลงใน PVA เมทริกซ์ การลดลงที่ไม่คาดคิด
ในคราบมาจากผลกระทบจากความแข็งแกร่งของเส้นใยเซลลูโลส.
เพื่อเป็นการตรวจสอบผลกระทบของ CNFs ฝังเข้าไปใน
เมทริกซ์ในกลทรัพย์สินของภาพยนตร์คอมโพสิต aCNFs @ PVA
ได้ภายใต้การวิเคราะห์กลพลัง (DMA).
รูป S7 (ในข้อมูลประกอบ) แสดงให้เห็นโมดูลัสการจัดเก็บ
(E0) ของ A-CNFs @ PVA เป็นหน้าที่ของอุณหภูมิและเนื้อหาเส้นใย.
ศึกษาบริสุทธิ์ PVA แสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมกลทั่วไป
ของวัสดุพอลิเมอสัณฐาน มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น
E0 ของกลุ่มตัวอย่างลดลงเพราะการเคลื่อนไหวที่ง่ายของ
โซ่ลิเมอร์ที่อุณหภูมิสูง เมื่อเทียบกับธรรม
E0 ต่ำของเรียบร้อย PVA ค่าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญสำหรับคอมโพสิต
ภาพยนตร์เช่นผู้ที่มีเพิ่มมากขึ้น-CNF เนื้อหา การค้นพบนี้
แสดงให้เห็นว่าการรวมตัวของเส้นใยนาโนชิดในเมทริกซ์
ช่วยเพิ่มความแข็งและความร้อนความมั่นคง การเปลี่ยนแปลงของ Eo กับ
ค่าที่สูงขึ้นอาจจะอธิบายได้ด้วยการเชื่อมต่อไฟเบอร์ / PVA ใกล้ชิด
ซึ่งบอกข้อ จำกัด กลเพื่อเมทริกซ์และลด
การเคลื่อนย้ายและการเสียรูป ความสูงของยอดเขา Tani อย่างมีนัยสำคัญ
ลดลงสำหรับภาพยนตร์คอมโพสิต CNFs @ PVA แสดงให้เห็นว่าการหน่วง
ผลลดลงกับการโหลดของเส้นใยเข้าไปในเมทริกซ์
(ดูข้อมูลประกอบ) (เหลียววูวู Zhan & Liu, 2012).
การค้นพบนี้ คือกำหนดองค์ประกอบของ PVA เรียบร้อยและขอ
ผูกมัดใย PVA วัสดุ interfacial นำไปสู่การโหลดที่มีประสิทธิภาพ
การถ่ายโอนจากเมทริกซ์ PVA เส้นใย นอกจากนี้ในวงกว้างค่อนข้าง
thansharp ยอด Tani ถูกตั้งข้อสังเกตสำหรับ CNFs / PVAcompositefilms,
บอกว่า PVA ในภาพยนตร์คอมโพสิตต่างกัน
และแข็งแรงพันธบัตร interfacial รูปแบบระหว่างเซลลูโลสเสริม
เส้นใยและเมทริกซ์ PVA