Σύνθετα υλικά φιλικής προς το περιβάλλον εποξειδικής ρητίνης/σωματιδίων οξειδίου του ψευδαργύρου : ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και λειτουργική συμπεριφορά

Loading...
Thumbnail Image

Date

2024-02-19

Authors

Γεωργοπούλου, Βασιλική

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Abstract

Τα σύνθετα υλικά απαρτίζονται από δυο ή και περισσότερα υλικά συνδεδεμένα μακροσκοπικά μεταξύ τους, έτσι ώστε να προκύπτει ένα πολυφασικό σύστημα με φυσικές ιδιότητες διαφορετικές και καλύτερες από αυτές των αρχικών υλικών. Τα επιμέρους υλικά είναι μη διαλυτά το ένα στο άλλο και μπορούν να αναμιχθούν μεταξύ τους με ελεγχόμενο τρόπο και με καθορισμένες αναλογίες, ενώ είναι και μηχανικά διαχωρίσιμα. Τα σύνθετα υλικά αποτελούνται από δυο φάσεις, τη μητρική και την ενισχυτική. Η μήτρα περικλείει τα εγκλείσματα και αποτελεί τη φάση του συστήματος, η οποία δίνει στο σύνθετο την εξωτερική του μορφή. Ο ρόλος της είναι να μεταφέρει τις μηχανικές τάσεις μέσα στο σύνθετο υλικό, να τις κατανέμει ομοιόμορφα ανάμεσα στα εγκλείσματα αλλά και να τα προστατεύει από τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Τα διάφορα εγκλείσματα αποτελούν την ενισχυτική φάση του σύνθετου συστήματος και ποικίλουν σε μέγεθος, γεωμετρία και σύσταση. Στην παρούσα εργασία ως ενισχυτική φάση χρησιμοποιήθηκε το ZnO. Το ZnO είναι ένας ημιαγωγός ευρέως χάσματος με μια μη κεντρική συμμετρική δομή κρυστάλλου Βουρτσίτη (Wurtzite) εξαγωνικού πλέγματος Bravais. Ως προπολυμερές (μήτρα) για την παρασκευή των δοκιμίων, χρησιμοποιήθηκε ρητίνη φιλική προς το περιβάλλον. Η συγκεκριμένη ρητίνη είναι ένα πολυμερές το οποίο έχει φυτική προέλευση, είναι βιοαποικοδομήσιμο και έχει παραχθεί μέσω ενώσεων οι οποίες περιέχουν φυτικά έλαια, λιγνίνη, τανίνες, ζάχαρη, με σκοπό της αντικατάσταση της δισφαινόλης-Α (BPA), μιας αρκετά επιβλαβής ουσίας που βρίσκεται στα πλαστικά. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός υλικών καθαρής ρητίνης και σύνθετων συστημάτων ρητίνης/κεραμικού ZnO σε διάφορες συγκεντρώσεις, από 1 phr έως 15 phr. Για τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό των σύνθετων αυτών, εφαρμόστηκε η τεχνική της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας ευρέως φάσματος (BDS-Broadband Dielectric Spectroscopy) στην περιοχή συχνοτήτων από 0.1 Hz έως 1 ΜHz, με χρήση της γέφυρας εναλλασσόμενου Alpha-N της εταιρίας Novocontrol. Τα δείγματα μελετήθηκαν σε θερμοκρασίες από 30 ºC έως 160 ºC. Η ανάλυση των δοκιμίων συνεχίζεται με την τεχνική DMA (Dynamic Mechanical Analysis) , όπου μέσω αυτής προσδιορίζονται τα θερμομηχανικά χαρακτηριστικά των επιμέρους συστημάτων καθώς και της καθαρής «πράσινης» ρητίνης. Μέσω αυτής της τεχνικής περιγράφονται οι ιξωδοελαστικές ιδιότητες των υλικών ως συναρτήσεις της ημιτονοειδούς συχνότητας, της δύναμης που ασκείται, και της θερμοκρασίας. Προσδιορίζονται τα εξής μεγέθη: μέτρο αποθήκευσης, μέτρο απωλειών και tanδ. Τέλος, παρουσιάζονται τα στατικά χαρακτηριστικά των δοκιμίων που προσδιορίστηκαν μέσω της τεχνικής εφελκυσμού. Η δοκιμή του εφελκυσμού είναι μια από τις σημαντικότερες μηχανολογικές διαδικασίες. Μέσω αυτής, μελετήσαμε χαρακτηριστικές σταθερές του εξεταζόμενων δοκιμίων, όπως είναι το μέτρο ελαστικότητας, η τάση θραύσης, το όριο διαρροής και η δυσθραυστότητα.

Description

Keywords

Εποξειδική ρητίνη, Νανοσωματίδια οξειδίου του ψευδαργύρου, Σύνθετα υλικά, Περιβαλλοντική βιωσιμότητα, Πράσινη χημεία, Χημεία πολυμερών, Νανοτεχνολογία, Βιώσιμη ανάπτυξη, Μηχανικές ιδιότητες, Θερμικές ιδιότητες, Ηλεκτρικές ιδιότητες, Ανανεώσιμοι πόροι, Βιοαποικοδομησιμότητα, Χαρακτηριστικά των συνθετικών υλικών, Λειτουργική συμπεριφορά, Περιβαλλοντικές επιπτώσεις, Οικολογικά φιλικά υλικά, Σύνθεση συνθετικών υλικών, Bελτιστοποίηση διαδικασίας, Δυναμική μηχανική ανάλυση DMA, Εφελκυσμός

Citation