Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός υβριδικών νανοδιηλεκτρικών πολυμερικής μήτρας βοριδίου του τιτανίου/καρβιδίου του βορίου και βοριδίου του βολφραμίου

• Κύριος συγγραφέας: Καλλίνικου, Ανδριάνα-Κυριακή
• Άλλοι συγγραφείς: Ψαρράς, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Σύνθετα υλικά; Πολυμερή; Νανοδιηλεκτρικά; Composite materials; Polymers; Nanodielectrics

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.