Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13962
Title: Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός υβριδικών νανοδιηλεκτρικών πολυμερικής μήτρας βοριδίου του τιτανίου/καρβιδίου του βορίου και βοριδίου του βολφραμίου
Other Titles: Development and characterization of titanium boride/boron carbide/tungsten boride polymer matrix hybride nanodielectrics
Authors: Καλλίνικου, Ανδριάνα-Κυριακή
Keywords: Σύνθετα υλικά
Πολυμερή
Νανοδιηλεκτρικά
Keywords (translated): Composite materials
Polymers
Nanodielectrics
Abstract: Τα σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας προσελκύουν σημαντικό μέρος του ενδιαφέροντος της επιστημονικής και τεχνολογικής κοινότητας χάρη στο ευρύ φάσμα εφαρμογών τους. Σύνθετο είναι το υλικό το οποίο αποτελείται από τουλάχιστον 2 διαφορετικές διακριτές μεταξύ τους φάσεις. Συνδυάζοντας τις ιδιότητες της μήτρας και του εγκλείσματος έχουμε ένα νέο υλικό. Τα σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας αποτελούνται από ένα πολυμερές ως μήτρα και ίνες ή κόκκους ως το μέσο ενίσχυσης. Οι ηλεκτρικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας τους δίνουν σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία της μικροηλεκτρονικής, καθώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν διηλεκτρικά υλικά σε συσκευές αποθήκευσης ενέργειας, σαν στοιχεία κυκλωμάτων αλλά και σαν θωράκιση παρεμβολών ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκαν 10 δοκίμια με διαφορετική περιεκτικότητα ως προς την εγκλεισμένη φάση, έτσι ώστε να εξεταστεί εμπεριστατωμένα η σχέση συγκέντρωσης, εγκλεισμένης φάσης και ηλεκτρικών ιδιοτήτων. Χρησιμοποιήθηκε ως μήτρα εποξειδική ρητίνη και σαν έγκλεισμα καρβίδιο του βορίου (B 4 C), βορίδιο του τιτανίου (TiB 2 ) καθώς και βορίδιο του βολφραμίου (WB). Τα δοκίμια που παρασκευάστηκαν ήταν τα εξής: εποξειδική ρητίνη-B 4 C, εποξειδική ρητίνη-TiB 2 και εποξειδική ρητίνη-B 4 C/TiB 2 /WB. Για τον διηλεκτρικό χαρακτηρισμό των δοκιμίων χρησιμοποιήθηκε η διάταξη της Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας (Broadband Dielectric Spectroscopy) με μεταβαλλόμενη θερμοκρασία στον χώρο μετρήσεων. Το εύρος συχνοτήτων στο οποίο έλαβε χώρα το πείραμα ήταν 10 -1 έως 10 6 Hz και το θερμοκρασιακό εύρος ήταν 30 0 C έως 160 0 C. Τα αποτελέσματα του ηλεκτρικού χαρακτηρισμού υποδηλώνουν την ύπαρξη τριών διεργασιών, στο εξεταζόμενο φάσμα συχνοτήτων. Στις υψηλές συχνότητες είχαμε την εμφάνιση της διεργασίας της β- χαλάρωσης, η οποία σχετίζεται με τον επαναπροσανατολισμό των πλευρικών πολικών ομάδων της πολυμερικής αλυσίδας. Στις μεσαίες συχνότητες είχαμε την εμφάνιση της α- χαλάρωσης, η οποία σχετίζεται με την μετάπτωση από την υαλώδη στην ελαστομερική φάση της πολυμερικής μήτρας και τέλος στις χαμηλές συχνότητες παρατηρήθηκε το φαινόμενο Maxwell-Wagner-Sillars το οποίο σχετίζεται με τη διεπιφανειακή πόλωση. Οι μηχανικές ιδιότητες μελετήθηκαν με την τεχνική της δυναμικής μηχανικής ανάλυσης (DMA), σε συχνότητα 1 Hz και θερμοκρασία από 30 0 C έως 120 0 C. Επίσης μελετήθηκε το ποσό της αποθηκευόμενης ενέργειας η οποία επηρεάζεται από την περιεκτικότητα του εγκλείσματος και αυξάνεται με την περιεκτικότητα σε ενισχυτική φάση.
Abstract (translated): Polymer matrix composites attract a considerable amount of interest from the scientific and technological community due to their wide range of applications. A composite refers to a materials’ system that consists of at least two different and distinct phases. Combining the properties of the matrix and the filler, a material with superior properties, than that of its constituents, is achieved. Polymer composite materials consist of a polymer acting as the matrix and fibers or granules/particles, acting as reinforcing phase. Such materials play a pivotal role in the microelectronics industry due to their electrical properties, since they can be used as dielectric materials for energy storage devices, and as shielding to minimize the electromagnetic interference in circuits. In the present study, 10 specimens were manufactured with a different content in the encapsulated phase, in order to investigate the influence of the filler content thoroughly in the composites’ behaviour. Epoxy resin was used as matrix and Boron Carbide (B 4 C), Titanium Boride (TiB 2 ) and Tungsten Boride (WB) nanopowder were acting as filler. For the dielectric characterization of the specimens Broadband Dielectric Spectroscopy was used, varying the frequency (10 -1 – 10 6 Hz) and temperature range (30 0 C- 160 0 C). The results of the dielectric characterization suggest the existence of three distinct relaxation processes which can be attributed to the interfacial polarization, known as Maxwell-Wagner-Sillars effect, glass to rubber transition and reorientation of polar side groups of the polymer matrix. The mechanical characterization was studied via Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The energy density was also calculated in order to investigate the possibility for energy storage applications which is influenced by the inclusion content and is enhanced with the reinforcing phase increase.
Appears in Collections:Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Kallinikou(phys).pdf7.02 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.