Ανάπτυξη αισθητήρων τάσεων και παραμορφώσεων με την χρήση σύνθετων πολυμερικών υλικών με βάση το γραφένιο
Loading...
Date
Authors
Άκουρος, Αντώνιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Το γραφένιο είναι ένας κρύσταλλος δυο διαστάσεων με κύριο χαρακτηριστικό τον sp2 υβριδισμό, ο οποίος του προσδίδει ιδιαίτερη ηλεκτρική αγωγιμότητα λόγω των π δεσμών. Πέρα από αυτό πρόκειται για ένα άκρως ελκυστικό υλικό με εξαιρετικές μηχανικές λόγω των σ δεσμών και θερμικές ιδιότητες. Εξαιτίας αυτών των ιδιοτήτων, το γραφένιο αναμένεται να έχει πρωταγωνιστικό ρόλο στα επόμενα χρονιά σε πολλούς τομείς της τεχνολογίας και της βιομηχανίας αντίστοιχα.
Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή αποσκοπεί στην δημιουργία αισθητήρων τάσεων (strain sensors) αξιοποιώντας, ως αισθητήριο στοιχείο το γραφένιο. Αρχικά δημιουργήθηκαν λεπτά φιλμ ανηγμένου οξειδίου του γραφένιου (rGO) με μια πρωτότυπη και απλή μέθοδο η οποία βασίζεται στο φαινόμενο Marangoni και στην υδροφοβικότητα του rGO. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατό να παραχθούν λεπτά υμένια όχι μόνο σε εργαστηριακό επίπεδο αλλά και σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα. Τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις αγωγιμότητας είναι άκρως ενθαρρυντικά καθώς παρατηρούνται πολύ χαμηλές τιμές αντίστασης, καθιστώντας τα ιδανικά για την εφαρμογή τους ως strain sensors και όχι μόνο. Επιπλέον, οι μικροσκοπικοί χαρακτηρισμοί οπτικού μικροσκοπίου και AFM έδειξαν ότι τα φιλμ είναι πολύ λεπτά και χαρακτηρίζονται από ικανοποιητική συνέχεια και ομοιογένεια. Οι χαρακτηρισμοί αυτοί συμπληρώνονται με την φασματοσκοπία Raman από την οποία επιβεβαιώνεται η συνεχής δομή του φιλμ, μέσω της χαρτογράφησης των θέσεων των κορυφών D και G. Επίσης μέσω μετρήσεων διαπερατότητας υπολογίστηκε η διαφάνεια των φιλμ ίση με 77.5% στο ορατό φάσμα.
Στην συνέχεια για την δημιουργία των αισθητήρων, τα φιλμ εναποτέθηκαν επάνω σε ράβδους από πολυκαρβονικό και σε ελαστομερικές ράβδους Viton Elastollan και PDMS για να εξεταστεί η λειτουργία τους ως αισθητήρες τάσεων. Η λειτουργία τους κρίνεται ικανοποιητική εμφανίζοντας ιδιαίτερα στοιχεία όπως υψηλή ευαισθησία σε μεγάλες παραμορφώσεις, και καλή αντοχή σε κυκλικές μετρήσεις με ικανότητα παρακολούθησης εγγενών φαινομένων όπως η χαλάρωση τάσης.
Description
Keywords
Γραφένιο, Αισθητήρες παραμόρφωσης