Ανάπτυξη νέων πολυλειτουργικών δομικών σύνθετων υλικών με ενίσχυση πολλαπλής κλίμακας για βελτιωμένη θραυστομηχανική συμπεριφορά

• Κύριος συγγραφέας: Κωσταγιαννακοπούλου, Χριστίνα
• Άλλοι συγγραφείς: Κωστόπουλος, Βασίλης
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2018
• Θέματα: Γραφένιο; Πολυ-στρωματικά γραφένια; Ινώδη σύνθετα υλικά; Θραυστο-μηχανικές ιδιότητες; Θερμική αγωγιμότητα; Ηλεκτρική αγωγιμότητα; Πολυ-λειτουργικότητα; Graphene; Graphene nano-platelets; CFRP; Fracture toughness; Thermal conductivity; Electrical conductivity; Multi-functionality; 620.118 3

Η χρήση νανο-σωματιδίων ως ενισχυτική φάση της μήτρας Ινωδών Σύνθετων Υλικών (ΙΣΥ) οδηγεί σε Σύνθετα Υλικά (ΣΥ) με ενίσχυση πολλαπλής κλίμακας. Η ινώδης ενίσχυση στη μίκρο/μάκρο κλίμακα καθορίζει τη μακροσκοπική μηχανική συμπεριφορά των ΣΥ ενώ η ενίσχυση στη νανο-κλίμακα βελτιώνει τη θραυστο-μηχανική συμπεριφορά των ΣΥ εισάγοντας συμπληρωματικούς μηχανισμούς απορρόφησης ενέργειας κατά τη θραύση, προσδίδοντας βελτιωμένη ανοχή στη βλάβη. Την τελευταία δεκαετία έχει παρατηρηθεί ότι η εισαγωγή νανο-σωματιδίων άνθρακα στη μήτρα ΣΥ βελτιώνει σημαντικά τις ηλεκτρικές και θερμικές ιδιότητες των ΣΥ συμβάλλοντας σημαντικά στην ενίσχυση της πολυ-λειτουργικότητάς τους. Στη παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκαν δομικά ΣΥ με ενίσχυση ινών άνθρακα και πολυμερή μήτρα τροποποιημένη με διάφορα γραφιτικά νανο-σωματίδια (Gr-CFRP). Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν πολυστρωματικά γραφένια 4, 12 και 25 γραφιτικών επιπέδων καθώς και οξείδια του γραφενίου σε διάφορες περιεκτικότητες ώστε να επιτευχθεί ενίσχυση πολλαπλής κλίμακας. Επιπλέον, μελετήθηκε η ανάπτυξη διαδικασιών επεξεργασίας και παραγωγής Gr-CFRP ενώ παράλληλα διερευνήθηκε η πολυ-λειτουργικότητά τους. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της καταλληλότερης περιεκτικότητας και του τύπου των νανο-σωματιδίων γραφενίου στο υλικό της πολυμερούς μήτρας σε ΙΣΥ μέσω της μελέτης της θραυστο-μηχανικής συμπεριφοράς των νανο-ενισχυμένων ΙΣΥ σε συνθήκες θραύσης τύπου Ι και ΙΙ καθώς και μέσω της θερμικής και ηλεκτρικής τους αγωγιμότητας. Εν, συνεχεία αναπτύχθηκαν ΙΣΥ τροποποιημένα ταυτόχρονα με νανο-σωματίδια γραφενίου και νανο-σωλήνες άνθρακα προκειμένου να μελετηθεί αρχικά η συνεισφορά των πλεονεκτημάτων των νανο-σωματιδίων στη πολυ-λειτουργικότητα του τελικού συνθέτου καθώς και το ενδεχόμενο συνέργειας μεταξύ τους για τη βελτίωση των θραυστο-μηχανικών ιδιοτήτων. Τέλος ακολούθησε ανάλυση της μικρο-δομής των υλικών έχοντας ως στόχο την αναγνώριση και ανάδειξη των μηχανισμών απορρόφησης ενέργειας.