Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/14511
Title: Σύνθετα πολυμερικά υλικά με διασπορά νανοσωλήνων άνθρακα
Other Titles: Composite polymeric materials with carbon nanotubes dispersion
Authors: Ζαμφίρ, Ιοάν
Keywords: Νανοσωλήνες άνθρακα
Πολυμερικά υλικά
Keywords (translated): Carbon nanotubes
Polymers
Abstract: Η ανακάλυψη των νανοσωλήνων άνθρακα το 1991 από τον Iijima σε συνδυασμό με τις εκπληκτικές ιδιότητες που παρουσιάζουν έλκυσαν το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας για την ανάπτυξη νέων σύνθετων υλικών και εφαρμογών. Ωστόσο γρήγορα διαπιστώθηκε ότι η ανάμιξη νανοσωλήνων με πολυμερή είναι εξαιρετικά δύσκολη, με αποτέλεσμα τα συντιθέμενα σύνθετα πολυμερικά υλικά είτε να εμφανίζουν πολύ μικρή ενίσχυση των ιδιοτήτων τους, είτε να παρουσιάζουν ιδιότητες υποδεέστερες από την πολυμερική μήτρα. Το πρόβλημα πηγάζει από την σχεδόν μονοδιάστατη δομή των νανοσωλήνων, με αποτέλεσμα να έχουν την τάση να συσσωματώνονται και έτσι να μην διασπείρονται ομογενώς σε μεγάλες συγκεντρώσεις μέσα στην πολυμερική μήτρα με τις υπάρχουσες τεχνικές μορφοποίησης των πολυμερών. Τα παραγόμενα σύνθετα υλικά είναι χαμηλής περιεκτικότητας σε νανοσωλήνες άνθρακα και παρουσιάζουν φτωχές ιδιότητες καθώς, εντέλει, τα συσσωματώματα δρουν ως ατέλειες, και όχι ως ενισχυτικά μέσα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρήθηκε η βελτίωση της διασποράς των νανοσωλήνων άνθρακα, ώστε να συντεθούν σύνθετα πολυμερικά υλικά, τα οποία να αξιοποιούν τις εξαιρετικές ιδιότητες τους. Συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν τρία διαφορετικά σύνθετα πολυμερικά υλικά με ενίσχυση νανοσωλήνων άνθρακα, με τις μεθόδους ανάμιξης τήγματος ή ανάμιξης διαλύματος, και μήτρα ισοτακτικό πολυπροπυλένιο (i-PP), πολύ(τερεφθαλικό αιθυλένιο) (ΡΕΤ) ή έναν αρωματικό πολυαιθέρα (2,6 - Py 30 DB). Πραγματοποιήθηκε, επίσης, σύνθεση συμπολυμερών, τα οποία φέρουν υδρόφοβες και υδρόφιλες συστάδες. Επιπροσθέτως, υλοποιήθηκε η σύνθεση του αρωματικού πολυαιθέρα (2,6 - Py 30 DB) μέσω αντίδρασης πολυσυμπύκνωσης. Τα πολυμερή που συντέθηκαν χαρακτηρίστηκαν με κατάλληλες μεθόδους για πιστοποίηση της δομής τους. Παράλληλα, μελετήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες των συντιθέμενων σύνθετων υλικών με την τεχνική του εφελκυσμού, ενώ πραγματοποιήθηκε και μελέτη της μορφολογίας τους με τη τεχνική της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας SEM.
Abstract (translated): The discovery of carbon nanotubes in 1991 by Iijima in combination with their explicit properties has attracted the scientific interest and many research groups have started to develop new composite materials and applications. Carbon nanotubes have been used mostly for the development of new materials and applications. However, every soon it was found that the dispersion of these materials into polymers is very difficult and the produced composite polymeric materials presented minor reinforcement of their properties, or even inferior than the properties of polymeric matrices. The problem arises from the quasi-one dimensional structure of the nanotubes, leading them to form bundles and preventing them to be dispersed homogenous and in large amounts by the current polymers processing. The composites produced are low in content of carbon nanotubes and have poor properties as, in the end, the agglomerates act as imperfections, not as reinforcing agents. The aim of the current thesis is to improve the dispersion of carbon nanotubes, in order to synthesize composite polymeric materials, which take advantage of their excellent properties. Specifically, three different carbon nanotube–reinforced polymeric composites were prepared by melt-mixing or solution-mixing methods. The matrix consisted of isotactic polypropylene (i-PP), polyethylene terephtalate (ΡΕΤ) or an aromatic polyether (2,6 - Py 30 DB). Copolymers bearing hydrophobic and hydrophilic blocks were also synthesized. In addition, the synthesis of the aromatic polyether (2,6 – Py 30 DB) was realized by a polycondensation reaction. The synthesized polymers were characterized by suitable methods for certifying their structure. At the same time, the mechanical properties of the composites were studied with the tensile technique, while a study of their morphology was performed with the SEM electron microscopy technique.
Appears in Collections:Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ.pdfΜεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία3.21 MBAdobe PDFView/Open


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