| Περίληψη: | Ιδιαίτερο ενδιαφέρον στην επιστημονική αλλά και στη βιομηχανική κοινότητα έχουν
προκαλέσει τα τελευταία χρόνια τα σύνθετα υλικά. Η ανάπτυξη και η διάδοσή τους
οφείλεται στο γεγονός ότι, πλέον, πολλές εφαρμογές απαιτούν υλικά με ασυνήθιστους
συνδυασμούς ιδιοτήτων που δεν μπορούν να καλυφθούν από τα συμβατικά κράματα
μετάλλων, τα κεραμικά και τα πολυμερή υλικά.
Η χρήση εποξειδικής ρητίνης ως πολυμερική μήτρα είναι η πλέον διαδεδομένη τόσο
στην έρευνα, όσο και στη βιομηχανία λόγω των θερμομηχανικών ιδιοτήτων, την
προστασία από διάβρωση κ.α. Η χρήση ενισχυτικών ινών προσδίδει βελτιωμένες
μηχανικές ιδιότητες και εφαρμόζεται ακόμα σε εφαρμογές αεροδιαστημικής. Η
ανάπτυξη υβριδικών συνθέτων με εγκλείσματα διαφορετικής γεωμετρίας ή/και
συνύπαρξης
μικροδομών
και
νανοσωματιδίων
μπορεί
να προσδώσει
νέες
συναρπαστικές ιδιότητες στα υλικά και να αυξήσει τη λειτουργικότητά τους.
Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η παρασκευή και η μελέτη
πολυλειτουργικών
υβριδικών συστημάτων που θα επιδεικνύουν λειτουργική
συμπεριφορά τόσο υπό την επίδραση δύναμης, όσο και υπό την επίδραση εξωτερικά
εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Γι’ αυτό τον λόγο παρασκευάστηκαν οκτώ
διαφορετικά δοκίμια αποτελούμενα από εποξειδική ρητίνη, ίνες άνθρακα, ίνες υάλου
και νανοσωματίδια καρβιδίου του τιτανίου. Στη συνέχεια, τα δοκίμια υποβλήθηκαν σε
διαφορετικές μετρήσεις με σκοπό την θερμομηχανική και διηλεκτρική τους μελέτη. Ο
ποιοτικός έλεγχος των συστημάτων είναι σημαντικός για την εύρεση διαφόρων
ελαττωμάτων στο εσωτερικό του υλικού καθώς και για τον έλεγχο της ομοιομορφίας
του. Επομένως, για τον έλεγχο αυτό επιλέχθηκε μια μη καταστρεπτική μέθοδος με
υπερήχους
(C-Scan)
μέσω
της
οποίας
διαπιστώθηκε
η
ποιότητα
των
παρασκευαζόμενων συνθέτων. Επιπλέον, οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών
εξετάστηκαν μέσω της Δυναμικής Μηχανικής Ανάλυσης (DMA), ενώ η διηλεκτρική
απόκρισή τους καταγράφηκε με τη χρήση της Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας (BDS).
Τα αποτελέσματα των θερμομηχανικών μετρήσεων, μεταξύ άλλων, υπέδειξαν τη
θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης στην οποία το υλικό μεταβαίνει από την υαλώδη
στην ελαστομερική φάση, καθώς και τις αυξημένες τιμές του μέτρου αποθήκευσης που
προσφέρουν οι ίνες σε σχέση με τα πολυμερικά υλικά. Οι διηλεκτρικές μετρήσεις
κατέγραψαν την ύπαρξη τριών μηχανισμών χαλάρωσης στα σύνθετα (α-, β-, γ-
χαλάρωση). Ακόμα, τα σύνθετα με ίνες άνθρακα υπέδειξαν τη μετάβασή τους στην
αγώγιμη συμπεριφορά, κάτι που δεν ισχύει για τα υπόλοιπα εξεταζόμενα υλικά. Στα σύνθετα ενισχυμένα με υαλόνημα η προσθήκη καρβιδίου του τιτανίου ενισχύει την
πόλωση του υλικού. Τέλος, τα σύνθετα υποβλήθηκαν σε πειράματα φόρτισης και
εκφόρτισης, σε συνθήκες συνεχούς ηλεκτρικού πεδίου, όπου υπολογίστηκαν η
αντίστοιχη ενέργεια φόρτισης και εκφόρτισης, καθώς και η πυκνότητα ενέργειας των
υλικών. Από αυτές τις μετρήσεις προέκυψε πως τα σύνθετα υλικά έχουν την ικανότητα
αποθήκευσης και ανάκτησης ενέργειας και η προσθήκη καρβιδίου του τιτανίου ενισχύει
αυτή τους τη δυνατότητα.
|
|---|
