Search Results

Now showing 1 - 10 of 15
  • Thumbnail Image
    Item
    Ανάπτυξη, χαρακτηρισμός και λειτουργική συμπεριφορά σύνθετων συστημάτων πολυμερικής μήτρας - νανοσωματιδίων τιτανικού ψευδάργυρου (ZnTiO3) και τιτανικού βαρίου (BaTiO3)
    (2014-02-04) Κουφάκης, Ελευθέριος; Ψαρράς, Γεώργιος; Βογιατζής, Γεώργιος; Βανακάρας, Αλέξανδρος; Βραδής, Αλέξανδρος; Κωστόπουλος, Βασίλειος; Μπόκιας, Γεώργιος; Στάικος, Γεώργιος; Koufakis, Eleftherios
    Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)
    Τα Νανοσύνθετα συστήματα πολυμερικής μήτρας – σιδηροηλεκτρικών ή πιεζοηλεκτρικών σωματιδίων (κεραμικά εγκλείσματα) αναμένεται να αποτελέσουν μια νέα γενιά υψηλού τεχνολογικού ενδιαφέροντος που θα επιδεικνύουν λειτουργικές ιδιότητες λόγω της ποικίλης πόλωσης των κεραμικών νανοσωματιδίων. Η διασπορά κεραμικών εγκλεισμάτων στο εσωτερικό πολυμερικής μήτρας προσδίδει στα σύνθετα συστήματα βελτιωμένη μηχανική και ηλεκτρική συμπεριφορά. Τέτοιου τύπου συστήματα υλικών, που έχουν υψηλή ηλεκτρική διαπερατότητα (high-Κ materials) χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές εφαρμογές, καθώς μειώνουν τα ρεύματα διαρροής και παράλληλα λειτουργούν ως ενσωματωμένοι νανο-πυκνωτές και αισθητήρες ακουστικών εκπομπών. Η ηλεκτρική απόκριση τους, εκφράζεται κυρίως μέσω της ηλεκτρικής διαπερατότητας και μπορεί να ρυθμιστεί, ελέγχοντας τον τύπο, το μέγεθος και την ποσότητα της κεραμικής ενίσχυσης. Η ενσωμάτωση σιδηροηλεκτρικών ή πιεζοηλεκτρικών κρυστάλλων, που επιδεικνύουν υψηλή πόλωση, σε μια πολυμερική μήτρα, όπως η εποξειδική ρητίνη – που εν γένει είναι ηλεκτρικός μονωτής- με χαμηλή ηλεκτρική διαπερατότητα και υψηλή διηλεκτρική αντοχή μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη ενός ευφυούς συστήματος. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η παρασκευή και ο χαρακτηρισμός σύνθετων πολυμερικών συστημάτων εποξειδικής ρητίνης – νανοσωματιδίων τιτανικού ψευδάργυρου (ZnTiO3) καθώς και σύνθετων υβριδικών συστημάτων εποξειδικής ρητίνης - νανοσωματιδίων τιτανικού ψευδάργυρου (ZnTiO3) και τιτανικού βαρίου (BaTiO3) ώστε να οδηγηθούμε σε ένα σύστημα υλικών με βέλτιστη συμπεριφορά. Στο θεωρητικό κομμάτι αυτής της εργασίας συζητούνται βασικές έννοιες και θεωρίες που αφορούν τα σύνθετα υλικά, τη θεωρία των διηλεκτρικών και ενεργών διηλεκτρικών, την ηλεκτρική συμπεριφορά σύνθετων υλικών με πολυμερική μήτρα καθώς και πειραματικές τεχνικές χαρακτηρισμού. Στο πειραματικό μέρος, νανοσύνθετα πολυμερικά συστήματα παρασκευάστηκαν από εποξειδική ρητίνη και νανοσωματίδια ZnTiO3 και BaTiO3. Η μέση διάμετρος σωματιδίων βάσει των προδιαγραφών του προμηθευτή ήταν λιγότερο από 100nm για το ZnTiO3 και στην περιοχή των 30 - 50nm για το BaTiO3. Στη συνέχεια τα νανοσύνθετα υποβλήθηκαν σε μορφολογικό, θερμικό και ηλεκτρικό χαρακτηρισμό. Η μορφολογία των δειγμάτων εξετάστηκε για τυχούσα παρουσία κενών (voids) και συσσωματωμάτων (clusters) μέσω του Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης (SEM) και η θερμική τους απόκριση μέσω της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC). Η διασπορά των κεραμικών εγκλεισμάτων θεωρήθηκε ικανοποιητική, παρόλο που συνυπάρχουν οι νανοδιασπορές με συσσωματώματα. Οι διηλεκτρικές ιδιότητες και τα σχετιζόμενα φαινόμενα διεργασιών χαλάρωσης μελετήθηκαν με χρήση της Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας Ευρέως Φάσματος (BDS) στο εύρος θερμοκρασιών -100 oC έως 160 oC και στο διάστημα συχνοτήτων 10-1 Hz έως 106 Hz. Η ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων διεξήχθη με τη χρήση των φορμαλισμών της ηλεκτρικής διαπερατότητας και του ηλεκτρικού μέτρου. Από τα πειραματικά αποτελέσματα προκύπτει πως παρατηρούνται διηλεκτρικές χαλαρώσεις που οφείλονται τόσο στην πολυμερική μήτρα, όσο και στην ενισχυτική φάση. Τα φάσματα των υβριδικών συστημάτων καταγράφουν τουλάχιστον τέσσερεις διακριτούς τρόπους χαλάρωσης. Αυτά αποδίδονται στη διεπιφανειακή πόλωση (Interfacial Polarization ή φαινόμενο MWS) μήτρας/εγκλεισμάτων, στην α- χαλάρωση λόγω υαλώδους μετάβασης του πολυμερούς και στην β- και γ- χαλάρωση εξαιτίας της κίνησης πλευρικών πολικών ομάδων και τοπικής κίνησης μικρών τμημάτων της πολυμερικής αλυσίδας. Η λειτουργικότητα των νανοσύνθετων σχετίζεται με την μεταβολή της πόλωσης, που σχετίζεται ευθέως με το πραγματικό μέρος της ηλεκτρικής διαπερατότητας, την εξάρτηση της ειδικής αγωγιμότητας από την θερμοκρασία και την περιεκτικότητα σε ενισχυτικό μέσο και την δυνατότητα αποθήκευσης ενέργειας.
  • Thumbnail Image
    Item
    Θερμομηχανικός χαρακτηρισμός και μελέτη των μηχανισμών υποβάθμισης συνθέτων υλικών πολυμερικής μήτρας ενισχυμένων με νανοσωματίδια υπό συνθήκες υγροθερμικής γήρανσης
    Αργυρόπουλος, Αλέξιος; Κωστόπουλος, Βασίλειος; Κωστόπουλος, Βασίλειος; Παπανικολάου, Γεώργιος; Ψαρράς, Γεώργιος; Argyropoulos, Alexios
    Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)
    Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της επίδρασης διαφόρων τύπων πολυστρωματικού γραφενίου (GNPs) στις θερμομηχανικές και μηχανικές ιδιότητες καθώς και στη θερμική αγωγιμότητα πολυμερικών υλικών. Εν συνεχεία, διεξήχθει διερεύνηση της συμπεριφοράς των ενισχυμένων πολυμερών με γραφιτικά νανο-σωματίδια ύστερα από την έκθεση τους σε υγροθερμικό περιβάλλον
  • Thumbnail Image
    Item
    Μελέτη σύνθετων υλικών πολυμερούς/μετάλλου
    Μαράτος, Διονύσιος; Maratos, Dionysios
    Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)
    Η παρούσα εργασία πραγματεύεται τις θεμελιώδεις ιδιότητες των λεπτών μεταλλικών υμενίων Ag και Au, εμβαθύνοντας σε τεχνικές ανάπτυξης και χαρακτηρισμού, καθώς και ιδιότητες αυτών πριν και μετά την κάλυψη με πολυμερές. Αναλυτικότερα, αφού παρασκευάσθηκαν υμένια ευγενών μετάλλων διαφόρων παχών, μετά την διαδικασία ανόπτησης επικαλύφθηκαν με διαφορετικά πολυμερή (PbP, Ps-PMMA και PiP) με την μέθοδο spin-coating. Στη συνέχεια εκτελέσθηκε χαρακτηρισμόςμε τεχνικές Uv-Vis και AFM, καθώς και υπολογισμούς κατανομών απο τις εικόνες που ελήφθησαν. Τέλος ακολουθεί ανάλυση των πλασμονικών συντονισμών και σχολιασμός επι των παρατηρήσεων.
  • Thumbnail Image
    Item
    Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός υβριδικών νανοδιηλεκτρικών πολυμερικής μήτρας βοριδίου του τιτανίου/καρβιδίου του βορίου και βοριδίου του βολφραμίου
    Καλλίνικου, Ανδριάνα-Κυριακή; Ψαρράς, Γεώργιος; Πουλόπουλος, Παναγιώτης; Γεωργά, Σταυρούλα; Kallinikou, Andriana-Kyriaki
    Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)
    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.
  • Thumbnail Image
    Item
    Μηχανική συμπεριφορά αυτοεπουλωμένων υλικών
    Λουκόπουλος, Ανδρέας; Παντελάκης, Σπυρίδων; Παντελάκης, Σπυρίδων; Λαμπέας, Γεώργιος; Τσερπές, Κωνσταντίνος; Loukopoulos, Andreas
    Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών (ΜΔΕ)
    Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η μηχανική συμπεριφορά και η ικανότητα επούλωσης αυτοεπουλώμενων υλικών με μικροκάψουλες. Στα υλικά αυτά, οι μικροκάψουλες βρίσκονται μέσα στη μήτρα και περιέχουν τον παράγοντα επούλωσης. Καθώς η ρωγμή διαδίδεται στο υλικό και συναντά τις μικροκάψουλες, αυτές σπάνε με αποτέλεσμα να διαχέεται ο παράγοντας επούλωσης. Στη συνέχεια ο παράγοντας επούλωσης με τη βοήθεια καταλύτη που περιέχεται ήδη στη μήτρα πολυμερίζεται και κλείνει τη ρωγμή. Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν είχαν ως μήτρα την εποξική ρητίνη Epon 828. Oι μικροκάψουλες μέσα στο υλικό βρίσκονταν σε συγκέντρωση 18% w/w ενώ οι καταλύτες σε συγκέντρωση 5% w/w. Για τον προσδιορισμό της αντοχής σε κάμψη για τα πολυμερή υλικά με μικροκάψουλες εκτελέστηκαν πειράματα κάμψης τριών σημείων (three point bending) στα οποία τα δοκίμια (δοκίμια αναφοράς) φορτίστηκαν μέχρι να αστοχήσουν ενώ για τον προσδιορισμό της ικανότητας αυτοεπούλωσης ακολουθήθηκε η εξής διαδικασία: Τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε κάμψη τριών σημείων με φορτίο μικρότερο του φορτίου αστοχίας. Στη συνέχεια παρέμειναν για μία μέρα για επούλωση και φορτίστηκαν ξανά μέχρι την τελική αστοχία. Η ίδια διαδικασία ακολουθήθηκε και για πολυμερή χωρίς μικροκάψουλες. Η εκτίμηση της ικανότητας αυτοεπούλωσης έγινε συγκρίνοντας την αντοχή σε κάμψη των δοκιμίων με μικροκάψουλες, των δοκιμίων αναφοράς και των δοκιμίων χωρίς μικροκάψουλες. Για τα σύνθετα υλικά με μικροκάψουλες εκτελέστηκαν αρχικά πειράματα για τον προσδιορισμό της διαστρωματικής αντοχής σε διάτμηση (ILSS) όπου τα δοκίμια (δοκίμια αναφοράς) φορτίστηκαν μέχρι να αστοχήσουν ενώ για τον προσδιορισμό της ικανότητας αυτοεπούλωσης τα δοκίμια φορτίστηκαν αρχικά με φορτίο μικρότερο ή ίσο του φορτίου αστοχίας. Έπειτα, παρέμειναν για μία μέρα για επούλωση και φορτίστηκαν ξανά μέχρι να αστοχήσουν. Η εκτίμηση της ικανότητας αυτοεπούλωσης έγινε και σε αυτή την περίπτωση συγκρίνοντας την αντοχή σε κάμψη των δοκιμίων με μικροκάψουλες, των δοκιμίων αναφοράς και των δοκιμίων χωρίς μικροκάψουλες. Τέλος, με τη βοήθεια της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης έγινε ανάλυση των αρχικών επιφανειών αλλά και των επιφανειών θραύσης τόσο των πολυμερών όσο και των συνθέτων υλικών με μικροκάψουλες, για την παρουσία κενών, για να διαπιστωθεί εάν στην περίπτωση των συνθέτων οι μικροκάψουλες είχαν εγκλωβιστεί από τις ίνες κατά την διάρκεια παρασκευής του υλικού καθώς και για το εάν είχαν σπάσει οι μικροκάψουλες στο υλικό απελευθερώνοντας με αυτόν τον τρόπο τον παράγοντα επούλωσης. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσθήκη μικροκαψουλών στα πολυμερή οδήγησε σε μείωση της αντοχής σε κάμψη κατά 78,38%, και του μέτρου ελαστικότητας σε κάμψη κατά 18,79% ενώ για τα σύνθετα υπήρξε πτώση της διαστρωματικής αντοχής σε διάτμηση κατά 25,82% λόγω της προσθήκης μικροκαψουλών στο υλικό. Όσον αφορά την ικανότητα αυτοεπούλωσης αυτή είτε δεν υπήρξε είτε εάν υπήρξε ήταν περιορισμένη και τάξης μεγέθους μικρότερη από την επίδραση της μικροκάψουλας ως ατέλεια μέσα στο υλικό. Οι εικόνες από την ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης έδειξαν την παρουσία κενών στα πολυμερή υλικά με μικροκάψουλες. Όσον αφορά τα σύνθετα υλικά οι εικόνες έδειξαν την παρουσία μικροκαψουλών στη μήτρα του υλικού και όχι ανάμεσα στις ίνες. Επίσης, έδειξαν ότι οι μικροκάψουλες είχαν δημιουργήσει συσσωματώματα και δεν ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένες μέσα στο υλικό. Τέλος, οι εικόνες από τις επιφάνειες θραύσης αποκάλυψαν περιοχές τόσο στα πολυμερή όσο και στα σύνθετα υλικά, όπου υπήρχαν μικροκάψουλες αλλά και άδειες μικροκάψουλες οι οποίες είχαν πολυμεριστεί επουλώνοντας τμήματα του υλικού.
  • Thumbnail Image
    Item
    Σύνθεση και χαρακτηρισμός νανοσύνθετων υλικών από φυλλόμορφα ορυκτά και οργανικές πολυμερείς ενώσεις
    (2010-05-28T05:56:12Z) Φουρνάρης, Κωνσταντίνος; Πετρίδης, Δ.; Ντάλας, Ε.; Περλεπές, Σ.; Ντόντος, Α.; Κουτσούκος, Π.; Μαρούλης, Γ.; Καλλίτσης, Ι.; Κορδούλης, Χ.; Fournaris, Konstantinos
    Τμήμα Χημείας (ΔΔ)
    -
  • Thumbnail Image
    Item
    Μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς πολυμερών και πολυμερικών σύνθετων υλικών μετά από επαναληπτική κρούση
    (2011-12-22) Μπόγρης, Αθανάσιος; Παπανικολάου, Γεώργιος; Μαυραντζάς, Βλάσης; Τοπρακτσιόγλου, Χρήστος; Βογιατζής, Γεώργιος; Στάικος, Γεώργιος; Παπανικολάου, Γεώργιος; Mpogris, Athanasios
    Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)
    Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ειδίκευσης είναι η πειραματική μελέτη και η θεωρητική πρόβλεψη των εναπομενουσών μηχανικών ιδιοτήτων, πολυμερών και πολυμερικών σύνθετων υλικών, μετά από χαμηλής ενέργειας επαναλαμβανόμενη κρουστική καταπόνηση. Στα πλαίσια της εργασίας μελετήθηκαν δύο διαφορετικά πολυμερικά υλικά (EP και PMMA) και δύο πολυμερικά σύνθετα υλικά (CFRP και GFRP). Τα δοκίμια από εποξειδική ρητίνη υποβλήθηκαν σε επαναλαμβανόμενη κρούση, με σταθερή ενέργεια κρούσης κάθε φορά, 1.25 Joule, ενώ τα υπόλοιπα δοκίμια σε επαναλαμβανόμενη κρούση, με σταθερή ενέργεια κρούσης 1 Joule. Μετά την κρούση, τα δοκίμια χαρακτηρίστηκαν μηχανικά με στατικά πειράματα κάμψης τριών σημείων, έτσι ώστε να μελετηθεί η υποβάθμιση, τόσο του μέτρου ελαστικότητας σε κάμψη, όσο και η μέγιστη αντοχή τους σε κάμψη, σαν συνάρτηση του αριθμού κρούσεων. Ανάλογα με το υλικό, παρατηρήθηκε και διαφορετικό μέγεθος υποβάθμισης, γεγονός που οφείλεται στη λειτουργία διαφορετικών μηχανισμών αστοχίας. Από θεωρητικής σκοπιάς, εφαρμόστηκαν δύο διαφορετικά μοντέλα πρόβλεψης των εναπομενουσών μηχανικών ιδιοτήτων. Το μοντέλο Παπανικολάου – Σταυρόπουλου και το μοντέλο Πρόβλεψης των Εναπομενουσών Ιδιοτήτων (Residual Property Model – R.P.M.) που εφαρμόστηκαν, έδωσαν αποτελέσματα άκρως ικανοποιητικά, με πολύ καλή σύγκλιση των πειραματικών αποτελεσμάτων με τις θεωρητικές προβλέψεις.
  • Thumbnail Image
    Item
    Μελέτη της μεταβολής της απόσβεσης πολυμερών και συνθέτων υλικών με την προσθήκη νανοσωματιδίων
    (2015-02-05) Μητρούση, Μαρίνα-Ειρήνη; Κωστόπουλος, Βασίλειος; Παπανικολάου, Γεώργιος; Ανυφαντής, Νικόλαος; Mitrousi, Marina-Eirini
    Τμήμα Φυσικής (ΜΔΕ)
    Τα νανοϋλικά και κατ' επέκταση τα νανοσύνθετα υλικά, έχουν προσελκύσει τόσο το επιστημονικό όσο και το βιομηχανικό ενδιαφέρον. Σήμερα, τα νανοσύνθετα υλικά είναι αρκετά διαδεδομένα και χρησιμοποιούνται από όλους τους κλάδους της επιστήμης, όπως οργανική χημεία, μοριακή βιολογία, βιοϊατρική και επιστήμη των υλικών. Τα νανοσωματίδια παρουσιάζουν μεγάλη επιφάνεια επαφής, πράγμα που επηρεάζει τη φυσική, χημική και βιολογική συμπεριφορά τους. Επομένως, αυτή η κλίμακα είναι μοναδική, αφού καθίσταται δυνατή η αλλαγή σε θεμελιώδεις ιδιότητες των υλικών. Τα τελευταία χρόνια η εμφάνιση των πολυμερικών συνθέτων νανοϋλικών είχε σαν αποτέλεσμα την αντικατάσταση των μετάλλων σε πολλές τεχνολογικές και κατασκευαστικές εφαρμογές και αυτό οφείλεται στην ευκολία παραγωγής τους και το χαμηλό τους κόστος. Τα σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας αποτελούνται από ένα πολυμερές ως μήτρα και ίνες ή κόκκους ως το μέσο ενίσχυσης. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται σε ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων που παρουσιάζουν σε θερμοκρασία δωματίου. Τα κεραμικά νανοϋλικά και τα νανοϋλικά με βάση τον άνθρακα είναι οι επικρατέστερες μορφές ενίσχυσης υψηλής αντοχής και υψηλού μέτρου ελαστικότητας, οι οποίες χρησιμοποιούνται για την παρασκευή προηγμένων σύνθετων υλικών πολυμερικής μήτρας, με βελτιωμένες μηχανικές και θερμικές ιδιότητες. Επιπλέον τα σύνθετα αυτά, παρουσιάζουν μεγάλη απορρόφη¬ση ενέργειας κατά την ταλάντωση (damping) με αποτέλεσμα να αποσβένουν τις μηχανικές ταλαντώ-σεις. Η απόσβεση της ενέργειας στα σύνθετα υλικά είναι μία χαρακτηριστική ιδιότητα της δυναμικής τους συμπεριφοράς μέσα σε μια κατασκευή. Με τον έλεγχο της συχνότητας συντονισμού γίνεται δυνατή η επιμήκυνση του χρόνου ζωής της κατασκευής, όταν αυτή υποβάλλεται σε μηχανική κόπωση. Στην παρούσα εργασία παρασκευάστηκαν ινώδη και κοκκώδη πολυμερικά σύνθετα υλικά με ενίσχυση διαφόρων νανοεγκλεισμάτων, όπως νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs), γραφένιο (GNP), καρβίδιο του πυριτίου (nSiC) και διοξείδιο του τιτανίου (TiO2). Σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση της δυναμικής τους συμπεριφοράς μέσω μηχανικής ταλάντωσης, με τις τεχνικές της ελεύθερης ταλάντωσης δοκού και της Δυναμικής Μηχανικής Ανάλυσης, DMA. Οι βασικές παράμετροι που υπολογίστηκαν από την ταλάντωση των δοκιμίων είναι ο συντελεστής απωλειών, tanδ και ο συντελεστής απόσβεσης, ζ, το μέτρο αποθήκευσης, E' και η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης, Tg. Έπειτα, γίνεται ανάλυση και σύγκριση των αποτελεσμάτων προκειμένου να διαπιστωθεί η μεταβολή της απόσβεσης των υπό εξέταση υλικών, από την προσθήκη νανοεγκλεισμάτων μέσα στη μήτρα. Τέλος, γίνονται κάποιες προτάσεις προς μελλοντική έρευνα για τη βελτίωση της διασποράς των εγκλεισμάτων μέσα στη μήτρα, αλλά και η περαιτέρω μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων και των ιδιοτήτων απόσβεσης των παρασκευασθέντων υλικών, σε συνδυασμό με τον χαρακτηρισμό τους μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας.
  • Thumbnail Image
    Item
    Ευφυή σύνθετα πολυμερή υλικά και κατασκευές
    Τσιμούρτος, Διονύσης; Γαλιώτης, Κωνσταντίνος; Ψαρράς, Γεώργιος; Πουλόπουλος, Παναγιώτης; Γεωργακίλας, Βασίλειος; Tsimourtos, Dionysios
    Τμήμα Επιστήμης των Υλικών (ΔΕ)
    Η παρούσα εργασία ασχολείται με το κράμα NiTi, τις ιδιότητές του, τα φαινόμενα που παρουσιάζει στις διάφορες φάσεις του, και μελετά έναν από τους τρόπους ενσωμάτωσής του σε σύνθετα υλικά εποξειδικής ρητίνης και ινών Kevlar. Στο 1ο κεφάλαιο γίνεται λόγος για τα σύνθετα υλικά σε ευρεία κλίμακα. Δίνεται ο ορισμός του σύνθετου υλικού, και αναλύονται οι διάφοροι τύποι ενίσχυσης, είτε με κόκκους, είτε με ίνες. Γίνεται σύντομη αναφορά των δομικών σύνθετων υλικών, ενώ επίσης αναφέρονται και οι τύποι μητρικών φάσεων που χρησιμοποιούνται. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με τους τύπους εγκλεισμάτων σε σύνθετα υλικά, όπως ίνες άνθρακα, ίνες γυαλιού, πολυμερικές και μεταλλικές ίνες. Το 2ο κεφάλαιο αναλύει τις ιδιότητες του κράματος Νικελίου – Τιτανίου (NiTi). Εισάγεται με μια ιστορική αναδρομή στις πρώτες μελέτες του κράματος και των φαινομένων που εμφανίζει. Αναλύεται το φαινόμενο Μνήμης Σχήματος και ο μηχανισμός ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εμφάνισή του, όπως επίσης και το φαινόμενο της Υπερελαστικότητας. Στη συνέχεια αναφέρονται οι τρόποι παρασκευής του κράματος NiTi και προγραμματισμού της Μνήμης Σχήματος. Οι μέθοδοι μέτρησης των θερμοκρασιών μετασχηματισμού έχουν τη θέση τους σε αυτό το κεφάλαιο. Στις τελευταίες σελίδες του κεφαλαίου αναφέρονται οι διάφορες εμπορικές εφαρμογές του κράματος NiTi, και αναδεικνύονται τα πλεονεκτήματά του. Το 3ο κεφάλαιο είναι αφιερωμένο στα πολυ-λειτουργικά σύνθετα υλικά. Mέρος του κεφαλαίου αναφέρει τα υλικά που εμφανίζουν πολυ-λειτουργικότητα εκτός των Κραμάτων Μνήμης Σχήματος. Εισάγεται η ιδέα των σύνθετων υλικών με ενσωματωμένα Κράματα Μνήμης Σχήματος, καθώς εξηγείται και η θερμική επεξεργασία εποξειδικών ρητινών. Το τέλος του κεφαλαίου οριοθετεί η αναφορά στις αραμιδικές ίνες Kevlar, την παρασκευή και τη δομή τους. Το δεύτερο μέρος της εργασίας αρχίζει με το 4ο κεφάλαιο, και την ανάλυση της παρασκευής και χαρακτηρισμού των σύνθετων υλικών. Ακολουθώντας μια σύντομη εισαγωγή, αναλύεται η διαδικασία παρασκευής σύνθετων υλικών εποξειδικής ρητίνης με ίνες Kevlar σε δυο διαφορετικές διευθύνσεις ενίσχυσης. Τα πειράματα εφελκυσμού και κάμψης τριών σημείων βρίσκονται στο τέλος του κεφαλαίου, όπως και ο σχολιασμός και η σύγκριση των αποτελεσμάτων. Στο 5ο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας περιέχει το θερμομηχανικό χαρακτηρισμό των συρμάτων NiTi, και τη διαδικασία ενσωμάτωσής τους σε σύνθετο υλικό. Παρουσιάζονται τα πειράματα εφελκυσμού που έγιναν σε υπερελαστικά κράματα NiTi, τα αποτελέσματα της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) και η παρατήρηση της επιφάνειας του σύρματος σε οπτικό μικροσκόπιο. Η παρασκευή του υβριδικού σύνθετου υλικού παρουσιάζεται στο τέλος του κεφαλαίου, και γίνεται μια σύντομη παρατήρηση της εγκάρσιας τομής του, με σχολιασμό. Το 6ο κεφάλαιο αποτελεί το τελευταίο κομμάτι της διπλωματικής αυτής εργασίας, και δεν είναι τίποτα άλλο παρά η ανασκόπηση των υλικών που μελετήθηκαν, μια τελευταία σύγκρισή τους, και την ήδη σχεδιασμένη μελλοντική μελέτη πάνω στο υβριδικό σύνθετο που παρασκευάστηκε.
  • Thumbnail Image
    Item
    Μελέτη διεπιφανειακών φαινομένων σε σύνθετα υλικά
    (2010-08-27T07:54:42Z) Κοσμίδου, Θεοδώρα; Παπανικολάου, Γ.; Μαυραντζάς, Βλάσης; Παπανικολάου, Γ.; Kosmidou, Theodora
    Τμήμα Φυσικής (ΔΔ)
    -