Μελέτη κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων προστασίας με βάση σύνθετα νανοσωλήνων άνθρακα
Loading...
Date
Authors
Αλεξίου, Βασιλική
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Ο μακροπρόθεσμος στόχος αυτής της μελέτης είναι η ανάπτυξη ελαφριών και ευέλικτων προστατευτικών ενδυμάτων, ανθεκτικών σε βαλλιστικά τεστ ή/και μαχαίρι, τα οποία προορίζονται για καθημερινή χρήση από προσωπικό σε επαγγέλματα κινδύνου. Προκειμένου να παρέχεται μεγαλύτερη προστασία, τα σχετικά κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, όπως πανοπλίες σώματος, στολές και γάντια, ενισχύονται συνήθως με μέταλλα ή κεραμικά υλικά, ωστόσο, τα τελικά προϊόντα είναι σχετικά βαριά και άκαμπτα, περιορίζοντας την κινητικότητα του χρήστη. Ως εκ τούτου, η ανάγκη να ελαχιστοποιηθεί το βάρος και να βελτιωθεί η ευχρηστία των μέσων προστασίας, έχει οδηγήσει σε πολυάριθμες ερευνητικές προσπάθειες για την ανάπτυξη καινοτόμων τρόπων επίτευξης της ίδιας απόδοσης, με την τρέχουσα πανοπλία, στοχεύοντας παράλληλα στη μείωση του βάρους. Οι εξαιρετικές ιδιότητες των νανοσωλήνων άνθρακα (carbon nanotubes, CNTs), όπως η ακαμψία και η υψηλή αντοχή, σε συνδυασμό με τη χαμηλή πυκνότητα και τον υψηλό αξονικό λόγο, καθιστούν τους νανοσωλήνες ως κορυφαία επιλογή ενίσχυσης σε πολυμερικά σύνθετα υλικά υψηλής μηχανικής απόδοσης.
Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζεται η μελέτη σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας και συγκεκριμένα τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου (polyethylene terephthalate, PET), με νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων (MWCNT) ως ενισχυτική φάση. Τα νανοσύνθετα υλικά PET/MWCNTCOOH χαρακτηριστήκαν με τον συνδυασμό διαφόρων πειραματικών τεχνικών, τόσο σε μορφή εργαστηριακών υμενίων όσο και σε μορφή πολύκλωνων νημάτων βιομηχανικής κλίμακας. Η βασική πρόκληση για την επίτευξη βελτιωμένων ιδιοτήτων του πολυμερούς είναι η αποτελεσματική διασπορά και η κατανομή των CNTs στην πολυμερική μήτρα. Στόχος της μελέτης είναι να συσχετίσει την μοριακή δομή, την κρυσταλλικότητα και τις μηχανικές ιδιότητες των καθαρών δοκιμίων PET και των νανοσύνθετων δοκιμίων PET με διαφορετικά ποσοστά φόρτωσης σε CNTs. Πιο συγκεκριμένα, η μορφολογία των νανοσύνθετων υλικών μελετήθηκε με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM), ενώ η δομή και η κρυσταλλικότητα των σύνθετων υλικών χαρακτηρίστηκαν μέσω των τεχνικών φασματοσκοπίας Raman, περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) και θερμικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC). Επιπλέον, η επίδραση των CNTs στις μηχανικές ιδιότητες του PET εξετάστηκε με δοκιμές εφελκυσμού των δοκιμίων (Tensile testing). Η συνεισφορά, ωστόσο, της μελέτης βασίστηκε κυρίως στη χρήση πολωμένης φασματοσκοπίας Raman, η οποία σε συνδυασμό με τις παραπάνω τεχνικές, είχε στόχο την κατανόηση της επίδρασης των CNTs στον μοριακό προσανατολισμό της πολυμερικής μήτρας.
Description
Keywords
Πολυμερή νανοσύνθετα υλικά, Νανοσωλήνες άνθρακα, Κρυσταλλικότητα, Πολωμένη φασματοσκοπία Raman, Mοριακός προσανατολισμός