Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και λειτουργική συμπεριφορά του σύνθετου υβριδικού συστήματος νανοσωματιδίων βολφραμικού βαρίου/νανοσωματιδίων άνθρακα/εποξειδικής ρητίνης
| datacite.contributor.RelatedPerson | Πουλόπουλος, Παναγιώτης | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Μπασκούτας, Σωτήριος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Ψαρράς, Χ. Γεώργιος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Ψαρράς, Χ. Γεώργιος | |
| dc.contributor.author | Σταμάτη, Ελένη Μαρία | |
| dc.contributor.other | Stamati, Eleni Maria | |
| dc.date.accessioned | 2023-06-12T11:02:23Z | |
| dc.date.available | 2023-06-12T11:02:23Z | |
| dc.date.issued | 2023-05-30 | |
| dc.degree | masterThesis | |
| dc.description.abstract | Τις τελευταίες δεκαετίες υπάρχει μεγάλο επιστημονικό και τεχνολογικό ενδιαφέρον για τα νανοσύνθετα υλικά και κυρίως για τα σύνθετα πολυμερικής μήτρας με ενίσχυση αγώγιμων ή ημιαγώγιμων νανοεγκλεισμάτων. Λόγω των διηλεκτρικών ιδιοτήτων που παρουσιάζουν, χρησιμοποιούνται ευρέως σε τεχνολογικές εφαρμογές, αντικαθιστώντας τα προυπάρχοντα υλικά. Για την εκπόνηση της συγκεκριμένης εργασίας παρασκευάσθηκαν εννέα, προς μελέτη, δοκίμια. Ως πολυμερική μήτρα χρησιμοποιήθηκε η εποξειδική ρητίνη και ως ενισχυτική φάση, νανοσωματίδια οξειδίου του βολφραμικού βαρίου και νανοσωματίδια carbon black. Οι διηλεκτρικές μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με την χρήση της ευρυζωνικής διηλεκτρικής φασματοσκοπίας (BDS). Η μελέτη της διηλεκτρικής συμπεριφοράς των νανοσύνθετων πραγματοποιείται μέσω των διαγραμμάτων, του πραγματικού και φανταστικού μέρους της ηλεκτρικής διαπερατότητας, του πραγματικού και φανταστικού μέρους του ηλεκτρικού μέτρου, της ειδικής αγωγιμότητας, της εφαπτομένης των απωλειών και της πυκνότητας ενέργειας, συναρτήσει της συχνότητας, της θερμοκρασίας και της περιεκτικότητας. Στα παραπάνω διαγράμματα παρατηρούμε ότι τα δοκίμια εμφανίζουν τρείς μηχανισμούς διηλεκτρικών χαλαρώσεων. Στις υψηλές συχνότητες παρατηρείται η β-χαλάρωση που σχετίζεται με την επαναδιευθέτηση πολικών πλευρικών ομάδων της κύριας πολυμερικής αλυσίδας. Στις μεσαίες συχνότητες, εμφανίζεται η α-χαλάρωση, η οποία υποδεικνύει την μετάβαση της πολυμερικής μήτρας από την υαλώδη στην ελαστομερική φάση, ενώ στις χαμηλές συχνότητες η κορυφή που σχηματίζεται αποδίδεται στο φαινόμενο της διεπιφανειακής πόλωσης. Επίσης, μελετήθηκε η απόκριση των νανοσύνθετων υλικών στην άσκηση εξωτερικού δυναμικού φορτίου με την μέθοδο της δυναμικής μηχανικής ανάλυσης (DMA). Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της κάμψης 3 σημείων. Από τις συγκεκριμένες μετρήσεις κατασκευάσθηκαν δύο διαγράμματα, του μέτρου αποθήκευσης Ε' και του μέτρου απωλειών Ε'' συναρτήσει της θερμοκρασίας. Η διεργασία χαλάρωσης που παρατηρείται και στα δύο διαγράμματα σχετίζεται με την μετάβαση της πολυμερικής μήτρας από την υαλώδη στην ελαστομερική φάση. Τέλος, αναλύεται η απόκριση των δοκιμίων στην άσκηση στατικής μηχανικής φόρτισης. Οι δοκιμές εφελκυσμού πραγματοποιήθηκαν με μονοαξονικό εφελκυσμό στην διάταξη Instron 5582, σε θερμοκρασία δωματίου και με ρυθμό παραμόρφωσης 5 mm/min. Από τα διαγράμματα τάσης-παραμόρφωσης που προέκυψαν, προσδιορίστηκαν το μέτρο ελαστικότητας, η αντοχή σε εφελκυσμό και η δυσθραυστότητα κάθε συστήματος. Οι τιμές του μέτρου ελαστικότητας, της αντοχής σε εφελκυσμό και η δυσθραυστότητα παρουσιάζονται σε διάγραμμα συναρτήσει της περιεκτικότητας σε ενισχυτική φάση για όλα τα δοκίμια που παρασκευάσθηκαν. Από την συνολική ανάλυση των αποτελεσμάτων φαίνεται πως η παρουσία των νανοεγκελισμάτων ενισχύει τόσο την ηλεκτρική, όσο και την μηχανική συμπεριφορά τους, ενώ παράλληλα στα συστήματα αυτά μπορεί να αποθηκευθεί ενέργεια. Η απόκριση των νανοσύνθετων στα εξωτερικά ερεθίσματα μπορεί να χαρακτηρισθεί ως πολυλειτουργική. | |
| dc.description.translatedabstract | Nanocomposite materials, especially polymer matrix composites filled with conductive or semi-conductive nanoinclutions, have attracted a great deal of scientific and technological interest during the last decade. Due to their dielectric properties, these materials are now being widely used in technological applications, replacing the monolithic materials which were used until recently. In this thesis, nine specimens were developed and studied experimentally. Epoxy resin was used as the polymeric matrix reinforced with barium tungstate and carbon black nanoparticles. The dielectric response of these samples was examined by means of a broadband dielectric spectroscopy. Additionally, the plots of the real and the imaginary part of the dielectric permittivity, the real and the imaginary part of the electric modulus, ac conductivity, the loss factor (tangent delta) and the energy density, as a function of frequency, the temperature and the reinforcing phases concentration of the specimens were extensively analyzed. Analyzing those plots, we conclude that three dielectric relaxation mechanisms are presented. At high frequencies β-relaxation process was observed. This relaxation can be attributed to the re-orientation of polar side groups of the main polymer chain. At medium frequencies the α-relaxation mode is presented, which is related to the glass to rubber transition process of the polymer matrix. The peak which is formed at the region of low frequencies and high temperatures is due to the interfacial polarization effect. The mechanical response of these nanocomposite materials was examined in presence of external dynamic load by means of dynamic mechanical analysis (DMA). More specifically, the three point-bending method was used. By these measurements two plots were extracted, the storage modulus Ε' and the loss modulus Ε'' as a function of temperature. The relaxation process observed in all diagrams is related to the transition of the polymer matrix from the glassy to the elastomeric phase. Finally, the response of the specimens to static mechanical loading is analyzed. Tensile tests were carried out by uniaxial tensile testing in the Instron 5582 fixture, at room temperature and at a strain rate of 5 mm/min. From the resulting stress-strain diagrams, the modulus of elasticity, tensile strength and the fracture toughness of each system were determined. The values of elastic modulus, tensile strength and fracture toughness are plotted as a function of reinforcing phase content for all specimens prepared. Overall data conclude that in the examined nanocomposites electrical and mechanical behaviour is improved by the presence of the nanofillers, while energy can be stored in these systems. The nanocomposites’ response to external stimuli can be considered as multifunctional. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/25056 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Νανοσύνθετα υλικά | |
| dc.subject | Νανοδιηλεκτρικά υλικά | |
| dc.subject.alternative | Nanocomposite materials | |
| dc.subject.alternative | Nanodielectric materials | |
| dc.title | Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και λειτουργική συμπεριφορά του σύνθετου υβριδικού συστήματος νανοσωματιδίων βολφραμικού βαρίου/νανοσωματιδίων άνθρακα/εποξειδικής ρητίνης | |
| dc.title.alternative | Development, characterization and functional behavior of the composite hybrid barium tungsten nanoparticle/carbon nanoparticle/epoxy resin system |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και λειτουργική συμπεριφορά του σύνθετου υβριδικού συστήματος νανοσωματιδίων βολφραμικού βαρίου/νανοσωματιδίων άνθρακα/εποξειδικής ρητίνης.
- Size:
- 6.52 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
License bundle
1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
- Name:
- license.txt
- Size:
- 5.02 KB
- Format:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Description: