Τμήμα Επιστήμης των Υλικών (ΔΕ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Open Access Υπολογιστική προσομοίωση διάδοσης ασθενειών και σύνδεση με φαινόμενα διάχυσηςΧάκα, Κέβιν; Haka, KevinΣτην διπλωματική αυτή εργασία, θα μελετηθεί υπολογιστικά η διάδοση ασθενειών, έχοντας τα πλεονεκτήματα μιας προσομοίωσης, όπως είναι η μεταβολή διάφορων παραμέτρων προς εξαγωγή γενικών συμπερασμάτων, την ασφάλεια μιας εικονικής πανδημίας χωρίς την ανάγει μιας πραγματικής για να μελετηθεί, και οι ελάχιστη χρόνοι που χρειάζονται για την εξαγωγή του πειράματος, αυτό οφείλεται στην τεράστια υπολογιστική ισχύ που υπάρχει σήμερα. Τέλος, θα γίνει προσπάθεια σύνδεσης των συμπερασμάτων για την διάδοση ασθενειών με φαινόμενα διάχυσης σε άλλα πεδία.Item Open Access Ευφυή σύνθετα πολυμερή υλικά και κατασκευέςΤσιμούρτος, Διονύσης; Γαλιώτης, Κωνσταντίνος; Ψαρράς, Γεώργιος; Πουλόπουλος, Παναγιώτης; Γεωργακίλας, Βασίλειος; Tsimourtos, DionysiosΗ παρούσα εργασία ασχολείται με το κράμα NiTi, τις ιδιότητές του, τα φαινόμενα που παρουσιάζει στις διάφορες φάσεις του, και μελετά έναν από τους τρόπους ενσωμάτωσής του σε σύνθετα υλικά εποξειδικής ρητίνης και ινών Kevlar. Στο 1ο κεφάλαιο γίνεται λόγος για τα σύνθετα υλικά σε ευρεία κλίμακα. Δίνεται ο ορισμός του σύνθετου υλικού, και αναλύονται οι διάφοροι τύποι ενίσχυσης, είτε με κόκκους, είτε με ίνες. Γίνεται σύντομη αναφορά των δομικών σύνθετων υλικών, ενώ επίσης αναφέρονται και οι τύποι μητρικών φάσεων που χρησιμοποιούνται. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με τους τύπους εγκλεισμάτων σε σύνθετα υλικά, όπως ίνες άνθρακα, ίνες γυαλιού, πολυμερικές και μεταλλικές ίνες. Το 2ο κεφάλαιο αναλύει τις ιδιότητες του κράματος Νικελίου – Τιτανίου (NiTi). Εισάγεται με μια ιστορική αναδρομή στις πρώτες μελέτες του κράματος και των φαινομένων που εμφανίζει. Αναλύεται το φαινόμενο Μνήμης Σχήματος και ο μηχανισμός ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εμφάνισή του, όπως επίσης και το φαινόμενο της Υπερελαστικότητας. Στη συνέχεια αναφέρονται οι τρόποι παρασκευής του κράματος NiTi και προγραμματισμού της Μνήμης Σχήματος. Οι μέθοδοι μέτρησης των θερμοκρασιών μετασχηματισμού έχουν τη θέση τους σε αυτό το κεφάλαιο. Στις τελευταίες σελίδες του κεφαλαίου αναφέρονται οι διάφορες εμπορικές εφαρμογές του κράματος NiTi, και αναδεικνύονται τα πλεονεκτήματά του. Το 3ο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στα πολυ-λειτουργικά σύνθετα υλικά. Mέρος του κεφαλαίου αναφέρει τα υλικά που εμφανίζουν πολυ-λειτουργικότητα εκτός των Κραμάτων Μνήμης Σχήματος. Εισάγεται η ιδέα των σύνθετων υλικών με ενσωματωμένα Κράματα Μνήμης Σχήματος, καθώς εξηγείται και η θερμική επεξεργασία εποξειδικών ρητινών. Το τέλος του κεφαλαίου οριοθετεί η αναφορά στις αραμιδικές ίνες Kevlar, την παρασκευή και τη δομή τους. Το δεύτερο μέρος της εργασίας αρχίζει με το 4ο κεφάλαιο, και την ανάλυση της παρασκευής και χαρακτηρισμού των σύνθετων υλικών. Ακολουθώντας μια σύντομη εισαγωγή, αναλύεται η διαδικασία παρασκευής σύνθετων υλικών εποξειδικής ρητίνης με ίνες Kevlar σε δυο διαφορετικές διευθύνσεις ενίσχυσης. Τα πειράματα εφελκυσμού και κάμψης τριών σημείων βρίσκονται στο τέλος του κεφαλαίου, όπως και ο σχολιασμός και η σύγκριση των αποτελεσμάτων. Στο 5ο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας περιέχει το θερμομηχανικό χαρακτηρισμό των συρμάτων NiTi, και τη διαδικασία ενσωμάτωσής τους σε σύνθετο υλικό. Παρουσιάζονται τα πειράματα εφελκυσμού που έγιναν σε υπερελαστικά κράματα NiTi, τα αποτελέσματα της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) και η παρατήρηση της επιφάνειας του σύρματος σε οπτικό μικροσκόπιο. Η παρασκευή του υβριδικού σύνθετου υλικού παρουσιάζεται στο τέλος του κεφαλαίου, και γίνεται μια σύντομη παρατήρηση της εγκάρσιας τομής του, με σχολιασμό. Το 6ο κεφάλαιο αποτελεί το τελευταίο κομμάτι της διπλωματικής αυτής εργασίας, και δεν είναι τίποτα άλλο παρά η ανασκόπηση των υλικών που μελετήθηκαν, μια τελευταία σύγκρισή τους, και την ήδη σχεδιασμένη μελλοντική μελέτη πάνω στο υβριδικό σύνθετο που παρασκευάστηκε.Item Open Access Σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας- καρβιδίου του βορίου : ανάπτυξη, διηλεκτρική απόκριση και λειτουργική συμπεριφορά(2014-09-14) Σενής, Ευάγγελος; Ψαρράς, Γεώργιος; Πουλόπουλος, Παναγιώτης; Μπασκούτας, Σωτήριος; Παπαγγελής, Κωνσταντίνος; Senis, EvangelosΤα σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας - ανόργανων/κεραμικών εγκλεισμάτων ελκύουν όλο και περισσότερο το ενδιαφέρον χάρη στο ευρύ φάσμα των εφαρμογών. Ως σύνθετο υλικό ορίζεται το υλικό το οποίο αποτελείται από τουλάχιστον 2 διαφορετικές διακριτές μεταξύ τους φάσεις. Συνδυάζοντας τις ιδιότητες της μήτρας και του εγκλείσματος έχουμε ένα υλικό με νέες ιδιότητες. Οι ηλεκτρικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας τους δίνουν σημαντικό ρόλο στην βιομηχανία της μικροηλεκτρονικής καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν διηλεκτρικά υλικά σε συσκευές αποθήκευσης ενέργειας, σαν στοιχεία κυκλωμάτων αλλά και σαν μονωτές παρεμβολών ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε ως μήτρα εποξειδική ρητίνη και σαν έγκλεισμα καρβίδιο του Βορίου ( Β4C). To Β4C είναι το τρίτο σκληρότερο υλικό, μετά το διαμάντι και το κυβικό νιτρίδιο του Βορίου, έχει χαμηλή πυκνότητα και πολύ καλές μηχανικές ιδιότητες. Μέχρι πρότινος χρησιμοποιούταν κυρίως σε πλάκες θωράκισης και σαν απορροφητικό νετρονίων στην πυρηνική βιομηχανία αλλά τελευταίες μελέτες υποδεικνύουν και πολύ καλές ηλεκτρικές ιδιότητες και χρήση στην μόνωση παρεμβολών ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκαν 6 δοκίμια εποξειδικής ρητίνης και B4C, με μεταβαλλόμενη συγκέντρωση της εγκλεισμένης φάσης, έτσι ώστε να εξεταστεί εμπεριστατωμένα η σχέση -συγκέντρωσης εγκλεισμένης φάσης και ηλεκτρικών ιδιοτήτων-. Για τον διηλεκτρικό χαρακτηρισμό των δοκιμίων χρησιμοποιήθηκε διάταξη Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας (Broadband Dielectric Spectroscopy) με μεταβαλλόμενη θερμοκρασία στον χώρο μετρήσεων. Το εύρος συχνοτήτων στο οποίο έλαβε χώρα το πείραμα ήταν 10-1 - 107 Hz και το θερμοκρασιακό εύρος 30oC-160oC. Τα αποτελέσματα του ηλεκτρικού χαρακτηρισμού υποδηλώνουν την ύπαρξη τριών διεργασιών, στο εξεταζόμενο φάσμα συχνοτήτων. Στις υψηλές συχνότητες είχαμε την εμφάνιση της διεργασίας της β-χαλάρωσης, η οποία σχετίζεται με τον επαναπροσανατολισμό των πλευρικών πολικών ομάδων της πολυμερικής αλυσίδας, στις μεσαίες συχνότητες είχαμε την εμφάνιση της α-χαλάρωσης, η οποία σχετίζεται με την μετάπτωση από την υαλώδη στην ελαστομερική φάση της πολυμερικής μήτρας και τέλος στις χαμηλές συχνότητες παρατηρήθηκε το φαινόμενο Maxwell-Wagner-Sillars το οποίο σχετίζεται με την διεπιφανειακή πόλωση.Item Open Access Μελέτη της δυνατότητας αποθήκευσης ενέργειας σε νανοσύνθετα ελαστομερικής μήτρας - ανόργανων εγκλεισμάτων(2014-09-14) Παππά, Ευανθία; Ψαρράς, Γεώργιος; Γαλανάκης, Ιωσήφ; Γεωργακίλας, Βασίλειος; Καλόσακας, Γεώργιος; Σιγάλας, Μηχαήλ; Pappa, EvanthiaΗ μελέτη της δυνατότητας αποθήκευσης ενέργειας σε σύνθετα συστήματα ελαστομερικής μήτρας με ενσωματωμένα ανόργανα νανοεγκλείσματα, παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον τόσο από τη πλευρά της έρευνας όσο και από τη πλευρά των εφαρμογών. Η μεγάλη τους ανάπτυξη οφείλεται, κυρίως, στην ηλεκτρική συμπεριφορά που παρουσιάζεται σε εναλλασσόμενο πεδίο αλλά και στο ευρύ φάσμα εφαρμογών που περιλαμβάνει τις δομικές και μηχανικές εφαρμογές, τις ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές εφαρμογές και τέλος εφαρμογές σε πεδία όπως η οπτική, οπτοηλεκτρονική, βίο- νανοτεχνολογία και σε διατάξεις αποθήκευσης ενέργειας. Στο πρώτο μέρος της διπλωματικής εργασίας παρουσιάζονται οι βασικές αρχές που αφορούν τα σύνθετα υλικά, τη θεωρία των διηλεκτρικών, την ηλεκτρική απόκριση σύνθετων υλικών με ελαστομερική μήτρα και τις μεθόδους αποθήκευσης ενέργειας σε τέτοια συστήματα. Στο δεύτερο μέρος εξετάζεται η διηλεκτρική απόκριση ελαστομερικών σύνθετων υλικών με ενσωματωμένα νανοσωματίδια στρωματικά άλατα πυριτίου και η δυνατότητα αποθήκευσης ενέργειας μέσω της συνάρτησης πυκνότητας ενέργειας.Item Open Access Σύνθεση και χαρακτηρισμός φερριτικών νανοκολλοειδών με προσθήκη προσμίξεων ψευδαργύρου και μαγγανίου(2013-12-10) Παπαϊωάννου, Νικόλαος; Μπακανδρίτσος, Αριστείδης; Κούτσελας, Ιωάννης; Μπασκούτας, Σωτήριος; Πουλόπουλος, Παναγιώτης; Papaioannou, NikolaosΤα δομικά χαρακτηριστικά των μαγνητικών κολλοειδών με βάση το οξείδιο του σιδήρου είναι ιδιαίτερα σημαντικά κατά την χρήση τους σε βιοϊατρικές εφαρμογές όπως η απεικόνιση σε μαγνητικό τομογράφο (MRI), η μεταφορά φαρμάκων, η μαγνητική υπερθερμία και στόχευση. Ιδιαίτερα για την μαγνητική στόχευση, η αύξηση της μαγνήτισης κορεσμού των κολλοειδών είναι ιδιαίτερης σημασίας. Συνεπώς, η μελέτη της σχέσης δομής-ιδιοτήτων είναι απαραίτητη για την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης των εν λόγω συστημάτων στις προαναφερθείσες εφαρμογές. Με στόχο τη βελτίωση της μαγνήτισης κορεσμού αυτών των υλικών έχει μελετηθεί στο παρελθόν μια στρατηγική αντικατάστασης ενός ποσοστού ιόντων σιδήρου στη δομή του νανοκρυστάλλου με άλλα μεταλλικά ιόντα. Οι μελέτες αυτές έχουν δείξει πως αναλόγως της συνθετικής πορείας άλλοτε επιτυγχάνεται το επιθυμητό αποτέλεσμα και άλλοτε όχι. Σε αυτά τα πλαίσια, σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η εφαρμογή αυτής της στρατηγικής σε μία συνθετική πορεία ανάπτυξης μαγνητικών νανοκολλοειδών στην οποία δεν έχει εκτιμηθεί μέχρι τώρα η επιτυχία της. Το ενδιαφέρον έγκειται στο γεγονός ότι η συγκεκριμένη συνθετική πορεία οδηγεί σε νανοκρυσταλλίτες οξειδίου του σιδήρου με αυξημένες μαγνητικές ιδιότητες σε σχέση με τη βιβλιογραφία, οι οποίες θα μπορούσαν (πιθανώς) να βελτιωθούν ακόμα περισσότερο με μερική ιοντική αντικατάσταση. Τα νανοκολλοειδή παρασκευάστηκαν με την μέθοδο της υδρολυτικής αλκαλικής καταβύθισης από μία πρόδρομη ένωση σιδήρου (FeCl2 ή FeSO4), με προσμίξεις διαφόρων αναλογιών με Zn(Cl2/SO4) ή Mn(Cl2/SO4). Η χημική τροποποίηση της επιφάνειας των μαγνητικών νανοκολλοειδών έγινε με στοχευμένη προσθήκη του φυσικού βιοπολυμερούς του αλγινικού νατρίου κατά τη διαδικασία κρυστάλλωσης του ανόργανου μαγνητικού πυρήνα. Η μελέτη των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών και της δομής των νανοφορέων πραγματοποιήθηκε με την χρήση των παρακάτω αναλυτικών τεχνικών: Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) σε συνδυασμό με Φασματομετρία Ενεργειακής Διασποράς Ακτινοβολίας-X (EDS), Περίθλαση Ακτινοβολίας-X (XRD), Θερμοσταθμική Ανάλυση (TGA), Δυναμική Σκέδαση Φωτός (DLS), Ηλεκτροκινητικές Μετρήσεις, Μαγνητομετρία Δονούμενου Δείγματος (VSM), Μαγνητοφόρηση και Μαγνητική Υπερθερμία Δείγματος.Item Open Access Μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων νανοσωλήνων άνθρακα και άλλων γραφιτικών υλικών(2013-12-09) Εμμανουήλ, Κωνσταντίνος; Γαλιώτης, Κωνσταντίνος; Γαλιώτης, Κωνσταντίνος; Emmanouil, KonstantinosΟ κύριος σκοπός της διπλωματικής εργασίας αυτής είναι η εξοικείωση με τα γραφιτικά υλικά και τις μηχανικές τους ιδιότητες. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, γίνεται μια εισαγωγή στους νανοσωλήνες άνθρακα και διεξάγεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση στο θέμα, με έμφαση στη μικροσκοπία Laser Raman ως μη-καταστρεπτική τεχνική μέτρησης μηχανικών ιδιοτήτων. Στο δεύτερο τμήμα, μελετώνται οι μηχανικές τους ιδιότητες με πειράματα εφελκυσμού σε πρωτότυπα ινίδια νανοσωλήνων, σε συσκευή δυναμικής μηχανικής ανάλυσης (DMA) και επίσης διεξάγονται μετρήσεις σε άλλα υλικά, όπως buckypapers και ίνες γραφίτη αλλά και αραμιδικές ίνες Kevlar®. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη διαδικασία παραγωγής ινιδίων νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχίου με διηλεκτροφόρηση, την οποία ελπίζουμε να αναπαράγουμε στο μέλλον.Item Open Access Ακινητοποίηση πρωτεϊνών σε υμένια TiO2 για την κατασκευή ηλεκτροχημικών βιοαισθητήρων(2013-07-03) Τιφλίδου, Χριστίνα; Τοπογλίδης, Εμμανουήλ; Φωτεινός, Δημήτριος; Μπουρόπουλος, Νικόλαος; Μπακανδρίτσος, Άρης; Tiflidou, ChristinaΣτην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται χρήση λεπτών υμενίων TiO2 ως στερεό υπόστρωμα για την ακινητοποίηση πρωτεϊνών με απώτερο σκοπό την ανάπτυξη ενός αμπερομετρικού βιοαισθητήρα με ευαισθησία στο υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2). Αρχικά περιγράφεται η λειτουργία των βιοαισθητήρων καθώς και οι σημαντικότεροι τύποι βιοαισθητήρων που έχουν κατασκευαστεί μέχρι σήμερα. Σημαντικό ρόλο στην επιτυχή κατασκευή ενός βιοαισθητήρα παίζει η επιλογή του υλικού που θα χρησιμοποιηθεί ως υπόστρωμα / ηλεκτρόδιο (υμένια TiO2) καθώς και ο τρόπος που ακινητοποιείται το βιομόριο πάνω σε αυτό, γι’ αυτό και έχει δοθεί έμφαση στην ανάλυση των παραπάνω πληροφοριών. Επίσης περιγράφεται η δομή και η φυσική λειτουργία της πρωτεΐνης, (κυτόχρωμα c), που χρησιμοποιήθηκε ως το βιομόριο επιλογής για την ανάπτυξη του βιοαισθητήρα. Αναλύθηκαν επίσης οι κρυσταλλικές δομές του διοξειδίου του τιτανίου, οι βασικές φυσικοχημικές τους ιδιότητες και οι λόγοι που επιλέξαμε την ανατάση για τη συγκεκριμένη εργασία. Περιγράφεται η πειραματική διαδικασία εναπόθεσης των υμενίων του TiO2 σε υποστρώματα αγώγιμου υάλου. Στη συνέχεια περιγράφονται οι πειραματικές διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν τόσο για τον χαρακτηρισμό των υμενίων διοξειδίου του τιτανίου (TiO2) όσο και για την αναλυτική μελέτη της ακινητοποίησης του κυτοχρώματος c πάνω σε αυτά. Τέλος περιγράφεται η ηλεκτροχημική κυψελίδα 3 ηλεκτροδίων και η τεχνική της κυκλικής βολταμετρίας που επιλέχθηκαν τόσο για τη μελέτη των ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων των υμενίων TiO2 με ή χωρίς ακινητοποιημένη πρωτεΐνη όσο και για την ανάπτυξη ενός αμπερομετρικού βιοαισθητήρα με ευαισθησία στο H2O2.