Skip to main content
Erschienen in: Polymer Science, Series B 6/2023

09.02.2024 | COMPOSITES

Micro Scratch Behavior Study of Titanium Dioxide and Graphene Nanoplatelets Reinforced Polymer Nanocomposites

verfasst von: Shubham, Susmita Naskar, Bankim Chandra Ray

Erschienen in: Polymer Science, Series B | Ausgabe 6/2023

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Efficiency and maintenance reduction in polymer nanocomposites are critical objectives for engineers and scientists to have an optimized machine component design. A crucial factor in achieving these goals is scratch resistance, which necessitates careful reinforcement selection for polymer composites. In this study, the individual nanofillers titanium dioxide (TiO2) and graphene nanoplatelets (GnP) were morphologically characterized using electron microscopes, and molecular bonds analysis of epoxy-based hybrid nanocomposites was conducted using Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The amount of TiO2 was kept constant at 2 phr (parts per resin) by weight, and GnP was varied as 0, 1, and 2 phr in the samples along with neat epoxy. A scratch adhesion test was performed, applying a constant and progressive load. The results indicate that an optimal combination of TiO2 and GnP nanoparticles can enhance the scratch resistance properties of epoxy, as evidenced by favorable coefficients of friction (CoF) and scratch depths. Furthermore, optical and field emission scanning electron microscopes (FESEM) were employed to investigate scratch deformation in the nanocomposite samples. This article comprehensively reviews relevant literature, experimental details, significant findings, and a comparative analysis of scratch conditions in hybrid nanocomposites.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat R. Hsissou, R. Seghiri, Z. Benzekri, M. Hilali, M. Rafik, and A. Elharfi, Compos. Struct. 262, 113640 (2021). R. Hsissou, R. Seghiri, Z. Benzekri, M. Hilali, M. Rafik, and A. Elharfi, Compos. Struct. 262, 113640 (2021).
2.
Zurück zum Zitat Shubham, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Int. J. Mater. Res. 114, 308 (2023).CrossRef Shubham, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Int. J. Mater. Res. 114, 308 (2023).CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Shubham, C. S. Yerramalli, C. Sumant, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Int. J. Impact Eng. 2022, 104262 (2022). Shubham, C. S. Yerramalli, C. Sumant, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Int. J. Impact Eng. 2022, 104262 (2022).
4.
Zurück zum Zitat C. Xiang, H.-J. Sue, J. Chu, and B. Coleman, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 39, 47 (2001).CrossRef C. Xiang, H.-J. Sue, J. Chu, and B. Coleman, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 39, 47 (2001).CrossRef
5.
Zurück zum Zitat M. Liu, D. Hou, K. Zheng, and C. Gao, Mater. Today Commun. 35, 106361 (2023). M. Liu, D. Hou, K. Zheng, and C. Gao, Mater. Today Commun. 35, 106361 (2023).
6.
Zurück zum Zitat M. Liu, D. Hou, and L. Wu, Mater. Today Commun. 33, 104480 (2022). M. Liu, D. Hou, and L. Wu, Mater. Today Commun. 33, 104480 (2022).
7.
Zurück zum Zitat L. Kumar, S. K. Sahoo, and S. N. Alam, Mater. Sci. Eng., B 263, 114888 (2021). L. Kumar, S. K. Sahoo, and S. N. Alam, Mater. Sci. Eng., B 263, 114888 (2021).
8.
9.
Zurück zum Zitat J. A. Shubham, A. R. Balaboina, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Materialia 26, 101589 (2022). J. A. Shubham, A. R. Balaboina, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Materialia 26, 101589 (2022).
10.
Zurück zum Zitat J. Sumfleth, L. A. S. de Almeida Prado, M. Sriyai, and K. Schulte, Polymer 49, 5105 (2008).CrossRef J. Sumfleth, L. A. S. de Almeida Prado, M. Sriyai, and K. Schulte, Polymer 49, 5105 (2008).CrossRef
12.
Zurück zum Zitat S. G. K. Bhagavatula, S. K. Painkal, R. Nanoth, K. Murugasamy, and J. Karingamanna, J. Appl. Polym. Sci. 140, e53778 (2023). S. G. K. Bhagavatula, S. K. Painkal, R. Nanoth, K. Murugasamy, and J. Karingamanna, J. Appl. Polym. Sci. 140, e53778 (2023).
13.
Zurück zum Zitat V. Kavimani, K. Soorya Prakash, T. Thankachan, and R. Udayakumar, Composites, Part B 191, 107911 (2020). V. Kavimani, K. Soorya Prakash, T. Thankachan, and R. Udayakumar, Composites, Part B 191, 107911 (2020).
14.
Zurück zum Zitat S. Chatterjee, F. Nafezarefi, N. H. Tai, L. Schlagenhauf, F. A. Nüesch, and B. T. T. Chu, Carbon 50, 5380 (2012).CrossRef S. Chatterjee, F. Nafezarefi, N. H. Tai, L. Schlagenhauf, F. A. Nüesch, and B. T. T. Chu, Carbon 50, 5380 (2012).CrossRef
15.
Zurück zum Zitat S. Kumar, L. L. Sun, S. Caceres, B. Li, W. Wood, A. Perugini, R. G. Maguire, and W. H. Zhong, Nanotechnology 21, 105702 (2010). S. Kumar, L. L. Sun, S. Caceres, B. Li, W. Wood, A. Perugini, R. G. Maguire, and W. H. Zhong, Nanotechnology 21, 105702 (2010).
16.
Zurück zum Zitat M. Nuruddin, R. Gupta, A. Tcherbi-Narteh, M. Hosur, and S. Jeelani, Adv. Mater. Res. 1119, 155 (2015).CrossRef M. Nuruddin, R. Gupta, A. Tcherbi-Narteh, M. Hosur, and S. Jeelani, Adv. Mater. Res. 1119, 155 (2015).CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S. Peeterbroeck, M. Alexandre, J. B. Nagy, C. Pirlot, A. Fonseca, N. Moreau, G. Philippin, J. Delhalle, Z. Mekhalif, R. Sporken, G. Beyer, and Ph. Dubois, Compos. Sci. Technol. 64, 2317 (2004).CrossRef S. Peeterbroeck, M. Alexandre, J. B. Nagy, C. Pirlot, A. Fonseca, N. Moreau, G. Philippin, J. Delhalle, Z. Mekhalif, R. Sporken, G. Beyer, and Ph. Dubois, Compos. Sci. Technol. 64, 2317 (2004).CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Shubham, P. Bharti, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Polym. Sci., Ser. A 64, 504 (2022).CrossRef Shubham, P. Bharti, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Polym. Sci., Ser. A 64, 504 (2022).CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Shubham, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Polym. Compos. 44, 3646 (2023).CrossRef Shubham, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Polym. Compos. 44, 3646 (2023).CrossRef
20.
Zurück zum Zitat H. Zhang, R. Qi, M. Tong, Y. Su, and M. Huang, J. Appl. Polym. Sci. 125, 1152 (2012).CrossRef H. Zhang, R. Qi, M. Tong, Y. Su, and M. Huang, J. Appl. Polym. Sci. 125, 1152 (2012).CrossRef
21.
Zurück zum Zitat C. Guan, C.-L. Lü, Y.-F. Liu, and B. Yang, J. Appl. Polym. Sci. 102, 1631 (2006).CrossRef C. Guan, C.-L. Lü, Y.-F. Liu, and B. Yang, J. Appl. Polym. Sci. 102, 1631 (2006).CrossRef
22.
Zurück zum Zitat C. B. Ng, L. S. Schadler, and R. W. Siegel, Nanostruct. Mater. 12, 507 (1999).CrossRef C. B. Ng, L. S. Schadler, and R. W. Siegel, Nanostruct. Mater. 12, 507 (1999).CrossRef
23.
Zurück zum Zitat J. J. Lopez, M. B. Williams, T. W. Rushing, M. P. Confer, A. Ghosh, C. S. Griggs, J. B. Jordon, G. B. Thompson, and P. G. Allison, Materialia 23, 101440 (2022). J. J. Lopez, M. B. Williams, T. W. Rushing, M. P. Confer, A. Ghosh, C. S. Griggs, J. B. Jordon, G. B. Thompson, and P. G. Allison, Materialia 23, 101440 (2022).
24.
Zurück zum Zitat M. F. R. Hanifah, J. Jaafar, M. H. D. Othman, A. F. Ismail, M. A. Rahman, N. Yusof, W. N. W. Salleh, and F. Aziz, Materialia 6, 100344 (2019). M. F. R. Hanifah, J. Jaafar, M. H. D. Othman, A. F. Ismail, M. A. Rahman, N. Yusof, W. N. W. Salleh, and F. Aziz, Materialia 6, 100344 (2019).
25.
26.
Zurück zum Zitat J. Aravind Kumar, T. Krithiga, D. Venkatesan, S. Sathish, and D. J. Amarnath, in Handbook of Polymer and Ceramic Nanotechnology, Ed. by C. M. Hussain and S. Thomas (Springer Int. Publ., Cham, 2020), p. 1. J. Aravind Kumar, T. Krithiga, D. Venkatesan, S. Sathish, and D. J. Amarnath, in Handbook of Polymer and Ceramic Nanotechnology, Ed. by C. M. Hussain and S. Thomas (Springer Int. Publ., Cham, 2020), p. 1.
27.
Zurück zum Zitat Shubham, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Polym. Sci., Ser. B 64, 553 (2022).CrossRef Shubham, R. K. Prusty, and B. C. Ray, Polym. Sci., Ser. B 64, 553 (2022).CrossRef
28.
Zurück zum Zitat A. A. Iqbal, N. Sakib, A. K. M. P. Iqbal, and D. M. Nuruzzaman, Materialia 12, 100815 (2020). A. A. Iqbal, N. Sakib, A. K. M. P. Iqbal, and D. M. Nuruzzaman, Materialia 12, 100815 (2020).
29.
Zurück zum Zitat H. Jiang, R. L. Browning, M. M. Hossain, H.-J. Sue, and M. Fujiwara, Appl. Surf. Sci. 256, 6324 (2010).CrossRef H. Jiang, R. L. Browning, M. M. Hossain, H.-J. Sue, and M. Fujiwara, Appl. Surf. Sci. 256, 6324 (2010).CrossRef
30.
Zurück zum Zitat S. Li, J. Zhang, M. Liu, R. Wang, and L. Wu, Polym. Bull. 78, 6493 (2021).CrossRef S. Li, J. Zhang, M. Liu, R. Wang, and L. Wu, Polym. Bull. 78, 6493 (2021).CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Q. Huang, X. Shi, Y. Xue, K. Zhang, and C. Wu, Mater. Today Commun. 35, 105854 (2023). Q. Huang, X. Shi, Y. Xue, K. Zhang, and C. Wu, Mater. Today Commun. 35, 105854 (2023).
32.
Zurück zum Zitat A. Dasari, Z.-Z. Yu, and Y.-W. Mai, Mater. Sci. Eng., R 63, 31 (2009). A. Dasari, Z.-Z. Yu, and Y.-W. Mai, Mater. Sci. Eng., R 63, 31 (2009).
34.
35.
Zurück zum Zitat Q. U. Ain, R. Sehgal, M. F. Wani, and M. K. Singh, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1189, 012010 (2021). Q. U. Ain, R. Sehgal, M. F. Wani, and M. K. Singh, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1189, 012010 (2021).
36.
Zurück zum Zitat N. Saba, M. Jawaid, and M. T. H. Sultan, in Mechanical and Physical Testing of Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites, Ed. by M. Jawaid, M. Thariq, and N. Saba, in Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering (Woodhead Publ., 2019), p. 1. N. Saba, M. Jawaid, and M. T. H. Sultan, in Mechanical and Physical Testing of Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites, Ed. by M. Jawaid, M. Thariq, and N. Saba, in Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering (Woodhead Publ., 2019), p. 1.
37.
Zurück zum Zitat B. Ben-Nissan, A. H. Choi, R. Roest, B. A. Latella, and A. Bendavid, in Hydroxyapatite (Hap) for Biomedical Applications, Ed. by M. Mucalo in Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering (Woodhead Publ., 2015), p. 21. B. Ben-Nissan, A. H. Choi, R. Roest, B. A. Latella, and A. Bendavid, in Hydroxyapatite (Hap) for Biomedical Applications, Ed. by M. Mucalo in Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering (Woodhead Publ., 2015), p. 21.
38.
Zurück zum Zitat R. S. R. Kalidindi and R. Subasri, in Anti-Abrasive Nanocoatings, Ed. by M. Aliofkhazraei (Woodhead Publ., 2015), p. 105. R. S. R. Kalidindi and R. Subasri, in Anti-Abrasive Nanocoatings, Ed. by M. Aliofkhazraei (Woodhead Publ., 2015), p. 105.
39.
Zurück zum Zitat D. S. Kumar, M. J. Shukla, K. K. Mahato, D. K. Rathore, R. K. Prusty, and B. C. Ray, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 75, 012012 (2015). D. S. Kumar, M. J. Shukla, K. K. Mahato, D. K. Rathore, R. K. Prusty, and B. C. Ray, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 75, 012012 (2015).
40.
Zurück zum Zitat K. Friedrich, Adv. Ind. Eng. Polym. Res. 1, 3 (2018). K. Friedrich, Adv. Ind. Eng. Polym. Res. 1, 3 (2018).
Metadaten
Titel
Micro Scratch Behavior Study of Titanium Dioxide and Graphene Nanoplatelets Reinforced Polymer Nanocomposites
verfasst von
Shubham
Susmita Naskar
Bankim Chandra Ray
Publikationsdatum
09.02.2024
Verlag
Pleiades Publishing
Erschienen in
Polymer Science, Series B / Ausgabe 6/2023
Print ISSN: 1560-0904
Elektronische ISSN: 1555-6123
DOI
https://doi.org/10.1134/S1560090423600298

Weitere Artikel der Ausgabe 6/2023

Polymer Science, Series B 6/2023 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.