با توسعه علم نانو و باتوجه به اینکه نانو مواد دارای ویژگی‌هایی از جمله ابعاد کوچک و در نتیجه عیوب کمتر، خواص ذاتی فیزیکی و مکانیکی منحصر به‌فرد هستند به‌عنوان تقویت‌کننده‌های کامپوزیت‌های پلیمری استفاده شدند. این مواد با قرار گرفتن در تنش‌های محیطی و یا به‌کارگیری مواد پلیمری در کاربردهای سازه‌ای، برای مدت طولانی و با قابلیت اطمینان بالا مستعد ریزترک می‌شوند که این نقص باعث کاهش خواص مکانیکی، از بین رفتن دوام و عمر مفید این مواد و در نهایت منجر به خرابی و شکست قطعه می‌شود. ترمیم این نقایص، مهمترین مساله برای کامپوزیت‌های زمینه پلیمری در ساختارهای پیشرفته است. به‌همین دلیل مهندسان با الهام گرفتن از خودترمیمی طبیعی به ترمیم مواد مختلف از جمله کامپوزیت‌ها پرداخته‌اند. اما استفاده از مکانیزم‌های خودترمیمی مستلزم مواد پایه پرهزینه و مراحل ساخت متعدد و زمان‌بر بوده که صرف‌نظر از این مهم که این تحقیقات تاکنون هنوز در مرحله اولیه توسعه و به‌کارگیری تجاری خود هستند همچنین در خصوص طراحی و ساخت سازه‌های مکانیکی مطابق با کاربردهای یاد شده، این روش‌ها مقرون به‌صرفه زمانی و مالی نیستند. از طرف دیگر، معرفی فرمولاسیون جدیدی در ساخت سازه‌ها و قطعات خودترمیم که بتوان قطعات خودترمیم با فناوری جدید را با رویکرد قابلیت تولید با مقیاس بالا باتوجه به صرفه اقتصادی معرفی کرد از ضرورت‌های توسعه تحقیقات و کاربرد این دسته از مواد است. همچنین اغلب مطالعات به بررسی خواص خودترمیمی زیستی یا ظاهری و بصری نمونه‌ها پرداخته، در حالی‌که در طراحی و ساخت اجزای مکانیکی توسط کامپوزیت‌ها، مبحث خواص مکانیکی و پاسخ مکانیکی نمونه‌ها و قطعات به ویژه خواص ضربه‌پذیری و چقرمگی شکست آن‌ها نقش کلیدی در توسعه محصولات کاربردی این زمینه دارد. از دیگر مسائل موجود در حوزه کامپوزیت‌های خودترمیم عدم اشاره کافی و وجود تحقیقات وسیع در خصوص خواص چقرمگی شکست در حالت‌های ترکیبی است. در حالیکه در بسیاری از کاربردهای کامپوزیت‌های خودترمیم نظیر آنچه در ایمپلنت‌های استخوانی یا سازه‌ای دیده می‌شود، نمونه‌ها و یا قطعات تحت بارهای کششی و یا برشی همزمان قرار گرفته‌اند. برای این پژوهش سعی شد از مواد متداول و به‌صرفه اقتصادی استفاده شود و مکانیزم ترمیم به‌صورتی باشد که نیازمند هزینه‌های بالای تولید سایر روش‌ها نگردد. در این پژوهش رزین پلی‌استر غیراشباع (UPR) بستر تقویت‌کننده و فاز خودترمیم‌شونده است و همچنین وظیفه انتقال نیرو را بر عهده دارد. فاز ثانویه و ترمیم‌کننده، میکروگویچه‌های پلی‌وینیل‌کلراید (PVC) است که جزء ترمیم‌کننده فاز اصلی با تحریک حرارتی است. برای تغییرات خواص مکانیکی و حرارتی و ایجاد انتقال حرارت از میکروذرات کربن سیاه (CB) و نانوپلاکت‌های گرافیت (GNP) به‌عنوان تقویت‌کننده‌های میکرو و نانو استفاده شد. نتایج تجربی بر روی خواص مکانیکی نشان داد میکروگویچه‌های PVC در بارگذاری‌های کم بر روی خواصی همچون مقاومت در برابر ضربه، مدول کشش، چقرمگی شکست در حالت 1، 2 و ترکیبی نتایج بهتری نسبت به پلیمر زمینه UPR خالص داشتند. بارگذاری میکروذرات CB بر روی خواصی همچون مقاومت در برابر ضربه، چقرمگی شکست حالت 1، 2 و ترکیبی تاثیر مثبت داشت و این خواص مکانیکی را در برخی موارد بهبود بخشید. همچنین بارگذاری نانوصفحات GNP بر روی خواصی همچون مدول کشش، استحکام و مدول خمش در برخی موارد اثر افزایشی داشت. نتایج تجربی بر روی بازده ترمیم نشان داد بارگذاری میکروگویچه‌های PVC، بازده ترمیم را در خواص مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی شکست حالت ترکیبی در کامپوزیت فاز اول افزایش می‌دهد. از دیسک و نمونه پروانه‌ای آرکان جهت استخراج ضرایب شدت تنش در حالت ترکیبی استفاده شد به‌طوری‌که ضرایب هندسی مورد نیاز به‌کمک مدل‌سازی عددی استخراج گردید و در روابط ضریب شدت تنش اعمال شد. مطابق نتایج عددی مشخص گردید تا زاویه بارگذاری 70 درجه چقرمگی شکست در حالت 1 غالب است و پس از این زاویه بارگذاری، چقرمگی شکست حالت 2 غالب می‌شود. همچنین مشخص شد ضریب هندسی شدت تنش در حالت 1 با افزایش نسبت طول ترک به عرض نمونه افزایش دارد اما نسبت طول ترک به عرض نمونه بر روی ضریب هندسی شدت تنش حالت 2 تاثیر زیادی ندارد و تغییرات جزئی را شامل می‌شود.

کلمات کلیدی: خودترمیم، مکانیزم ترمیم حرارتی، چقرمگی شکست حالت ترکیبی (2/1)، میکرو/نانوکامپوزیت هیبریدی، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر ضربه