Απορρόφηση υγρασίας σε πολυ(Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) με χρήση Arduino
Loading...
Date
2026-02-26
Authors
Δελάλης, Παναγιώτης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Το πολυ(Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο) (PNIPAM) αποτελεί ένα θερμοευαίσθητο πολυμερές, το οποίο παρουσιάζει αναστρέψιμη υδρόφιλη–υδρόφοβη μετάβαση σε θερμοκρασίες κοντά στους 32–35°C, γνωστή ως Κατώτερη Κρίσιμη Θερμοκρασία Διαλυτότητας (Lower Critical Solution Temperature – LCST). Κάτω από την LCST το PNIPAM εμφανίζει υδρόφιλη συμπεριφορά και διογκώνεται απορροφώντας νερό, ενώ πάνω από αυτή μετατρέπεται σε υδρόφοβο, οδηγώντας σε συρρίκνωση και αποβολή του ενσωματωμένου νερού. Οι ιδιότητες αυτές καθιστούν το υλικό ιδιαίτερα σημαντικό για εφαρμογές όπως έξυπνες υδρογέλες, συστήματα ελεγχόμενης αποδέσμευσης ουσιών, διαχωρισμούς και αισθητήρες υγρασίας.
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη της ικανότητας του PNIPAM να απορροφά υγρασία σε θερμοκρασίες κάτω της LCST και να αποβάλει ή να μην απορροφά υγρασία σε θερμοκρασίες άνω της LCST. Η πειραματική διαδικασία βασίστηκε στη ζύγιση δοκιμίων PNIPAM πριν και μετά την τοποθέτησή τους σε ειδικά διαμορφωμένο θάλαμο ελεγχόμενων συνθηκών, προκειμένου να προσδιοριστεί η ποσότητα υγρασίας που απορροφήθηκε από το πολυμερές.
Παράλληλα, αναπτύχθηκε και υλοποιήθηκε πειραματική διάταξη παρακολούθησης των περιβαλλοντικών παραμέτρων εντός του θαλάμου, μέσω αισθητήρων θερμοκρασίας, υγρασίας και πίεσης. Για την καταγραφή των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε μικροελεγκτής Arduino, με βασικό αισθητήρα υγρασίας και θερμοκρασίας τον DHT22, ο οποίος προσφέρει αξιόπιστη λειτουργία και ικανοποιητική ακρίβεια, επιτρέποντας τη συνεχή καταγραφή δεδομένων κατά τη διάρκεια των δοκιμών.
Επιπλέον, στο θεωρητικό μέρος παρουσιάζονται οι φυσικοχημικές ιδιότητες του PNIPAM και αναλύεται ο μηχανισμός της θερμοευαίσθητης μετάβασης μέσω της αλληλεπίδρασης των αμιδικών ομάδων με το νερό και της μεταβολής της εντροπίας και της ενθαλπίας μίξης.
Τέλος, πραγματοποιήθηκε ανάλυση των πειραματικών δεδομένων και εξήχθησαν συμπεράσματα σχετικά με τη συμπεριφορά του πολυμερούς σε διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας, επιβεβαιώνοντας τη σημαντική επίδραση της LCST στην απορρόφηση και αποβολή υγρασίας.
Description
Keywords
Αισθητήρες, Απορρόφηση υγρασίας