Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10315
Title: Κατασκευή και μελέτη της επίδρασης της απορρόφησης φυσιολογικού ορού στη βισκοελαστική συμπεριφορά σύνθετου υλικού εποξικής ρητίνης ενισχυμένης με ύφασμα ινών λιναριού
Other Titles: Manifacture and study on the effect of saline absorption on viscoelastic behavior of epoxy matrix - woven flax fabric composite
Authors: Κόλλια, Αλεξάνδρα
Keywords: Βισκοελαστικότητα
Απορρόφηση
Χαλάρωση
Λινάρι
Μοντελοποίηση
Keywords (translated): Viscoelasticity
Absorption
Relaxation
Flax
Modelling
Abstract: Τα τελευταία χρόνια, γίνονται εκτενείς έρευνες για την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών και καινοτόμων προϊόντων, περισσότερο φιλικών προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο. Οι σημαντικές αυτές προσπάθειες επικεντρώνονται στην εξεύρεση λύσεων για μερική ή συνολική αντικατάσταση των παραδοσιακών συνθέτων υλικών, από φυσικά υλικά. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, έγινε κατασκευή σύνθετου υλικού εποξικής ρητίνης, ενισχυμένης με τέσσερις στρώσεις υφάσματος ινών από λινάρι. Υπάρχουν μελέτες στην διεθνή βιβλιογραφία, για τις ίνες λιναριού ως μέσο ενίσχυσης, που αφορούν στις ειδικές μηχανικές του ιδιότητες, από τις οποίες μπορούν να βγουν πολύ θετικά συμπεράσματα για το υλικό αυτό. Με κατάλληλη επεξεργασία, οι ίνες λιναριού είναι ικανές να αντικαταστήσουν τις ίνες γυαλιού, ειδικά όταν ο σκοπός είναι η κατασκευή ενός υλικού χαμηλής πυκνότητας. Η μέθοδος κατασκευής του σύνθετου υλικού, ήταν η έγχυση ρητίνης εν κενώ (resin vacuum infusion), η οποία είναι μια εξελιγμένη τεχνική που χρησιμοποιείται ευρέως για την κατασκευή υψηλής απόδοσης, χωρίς ατέλειες, συνθέτων υλικών. Τα σύνθετα πολυμερικά υλικά υπόκεινται σε καταπονήσεις κατά την λειτουργία τους, ενώ παράλληλα επηρεάζονται και από τις συνθήκες περιβάλλοντος, όπως την θερμοκρασία και την υγρασία. Για τον λόγο αυτό, στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η διερεύνηση της υποβάθμισης της στατικής και βισκοελαστικής συμπεριφοράς του σύνθετου υλικού εποξικής ρητίνης/υφάσματος λιναριού, που προορίζεται για βιοιατρικές εφαρμογές, μετά από την απορρόφηση φυσιολογικού ορού. Η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε ήταν η εξής: Αρχικά, τα δοκίμια τοποθετήθηκαν σε γυάλινο δοχείο γεμάτο με φυσιολογικό ορό, το οποίο εν συνεχεία τοποθετήθηκε σε ειδικό λουτρό με απιονισμένο νερό, του οποίου η θερμοκρασία είχε ρυθμιστεί στους 37οC, με σκοπό την απορρόφηση ορού. Τα δοκίμια παρέμειναν στο λουτρό για πέντε διαφορετικούς χρόνους εμβάπτισης (8, 24, 48, 120, 190 ώρες). Στη συνέχεια, αφού μετρήθηκαν τα ποσοστά απορρόφησης ορού των δοκιμίων, μελετήθηκε η βισκοελαστική συμπεριφορά τους σε χαλάρωση τάσης σε εφελκυσμό και η επίδραση του χρόνου εμβάπτισης καθώς και του ποσοστού απορρόφησης, σε αυτήν. Επίσης, πραγματοποιήθηκαν πειράματα εφελκυσμού και μελετήθηκε η επίδραση της απορρόφησης του ορού στις ιδιότητες της στατικής συμπεριφοράς του σύνθετου υλικού. Στη συνέχεια, τα πειραματικά αποτελέσματα της χαλάρωσης τάσης προβλέφθηκαν κάνοντας χρήση του μοντέλου πρόβλεψης Residual Property Model (RPM) το οποίο αναπτύχθηκε από τον Καθηγητή κ. Παπανικολάου και εφαρμόσθηκε με επιτυχία κατά το παρελθόν σε μία σειρά υλικών τα οποία προηγουμένως είχαν υποστεί διάφορους τύπους καταπονήσεων. Απεδείχθη ότι η χρήση του παραπάνω μοντέλου, κάνοντας χρήση δύο μόλις πειραματικών σημείων, ήταν στις περισσότερες των περιπτώσεων ικανοποιητική. Επιπλέον, η σύγκριση του συνόλου των πειραματικών και θεωρητικών αποτελεσμάτων αποτέλεσε τη βάση για την εξαγωγή χρήσιμων παρατηρήσεων και συμπερασμάτων, που ήταν απαραίτητα για την κατανόηση της βισκοελαστικής απόκρισης του σύνθετου υλικού.
Abstract (translated): In recent years, extensive research has been made on the development of more human- and eco-friendly new technologies and innovate products. These important efforts are focused on finding solutions for partial or total replacement of traditional composite materials, with natural materials. The work in this thesis presents the manufacture of a composite material consists of a polymeric epoxy resin matrix, reinforced with four layers of flax fibre fabric. There is international literature dedicated to flax fibre fabric as reinforcement, relating to its specific mechanical properties, and the conclusions to be drawn from these studies are very positive for this material. Proper treatment of flax fibers can improve their mechanical performances which are similar to that of glass fibers. Therefore, they have the potential to replace glass fibers, especially when the aim is the construction of a low-density material. The manufacturing method used to produce the composite was a well-known technique, called Resin Vacuum Infusion. It is an advanced technique, which is widely used for high-performance, defect-free, composite materials. Composite and polymer materials are subjected to stresses during their function, while at the same time being influenced by environmental conditions, such as temperature and humidity. The main aim of this thesis was the research of the degradation of composite’s mechanical and viscoelastic behavior, after saline absorption. At this point, it shall be mentioned that this material could be used in biomedical applications. The experimental process was as follows: Initially, a sealed container full of saline was used for the immersion of the essays and was placed in bathroom sink set at 37oC. The essays remained there for five different immersion times (8, 24, 48, 120, 190 hours). The viscoelastic behaviour of the composite material was classified through stress relaxation in tensile experiments, under the effect of immersion time and the influence of saline absorption. Also, tensile experiments were performed and the effect of saline absorption on the properties of composite’s mechanical behavior was studied. The stress relaxation experimental results were predicted by using the Residual Property Model (RPM), which was developed by Professor Papanikolaou. It has been successfully applied, in the past, in a number of materials which had previously undergone various types of stress. The RPM predictive model was developed by using only two experimental points and in most cases the results have been satisfying. Furthermore, the comparison of all experimental and theoretical results formed the basis of useful observations and conclusions, which were necessary for the classification of the composite material’s mechanical behaviour.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Kollia(phys).pdf5.41 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.