Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου
Η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας έχει οδηγήσει την έρευνα τα τελευταία χρόνια στην ανάπτυξη ή ακόμα και στην ανακάλυψη νέων υλικών, τα οποία είναι δυνατόν να καλύψουν την θέση ήδη υπαρχόντων πιο αποδοτικά και πιο αποτελεσματικά. Ήδη από την ανακάλυψη του αγώγιμου πολυακετυλενίου από τον Shirakawaέχ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14415 |
| id |
nemertes-10889-14415 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Πολυανιλίνη Οξείδιο του γραφενίου Αγωγιμότητα Γήρανση Polyaniline Graphene oxide Conductivity Aging 537.62 |
| spellingShingle |
Πολυανιλίνη Οξείδιο του γραφενίου Αγωγιμότητα Γήρανση Polyaniline Graphene oxide Conductivity Aging 537.62 Πετούμενος, Βασίλειος Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου |
| description |
Η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας έχει οδηγήσει την έρευνα τα τελευταία χρόνια στην ανάπτυξη ή ακόμα και στην ανακάλυψη νέων υλικών, τα οποία είναι δυνατόν να καλύψουν την θέση ήδη υπαρχόντων πιο αποδοτικά και πιο αποτελεσματικά. Ήδη από την ανακάλυψη του αγώγιμου πολυακετυλενίου από τον Shirakawaέχει πραγματοποιηθεί μεγάλη πρόοδος στα αγώγιμα πολυμερή και σε πολλά σύνθετα αυτών. Τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν αυτού του είδους τα υλικά είναι η ευκολία σύνθεσης, η περιβαλλοντική σταθερότητα, η πολύ καλή μηχανική τους αντοχή και οι εξαιρετικές τους ηλεκτρονικές ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητές τους τα καθιστούν κατάλληλα για ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας.
Η παρούσα εργασία είχε ως στόχο την σύνθεση και τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό, και ειδικότερα την μέτρηση της αγωγιμότητας συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος τόσο της πολυανιλίνης (PANI), αλλά και πολυμερικώννανοσυνθέτωνπολυανιλίνης εμπλουτισμένα με οξείδιο του γραφενίου. Παρήχθησαν δύο διαφορετικά δείγματα, με την προσθήκη οξειδίου του γραφενίου (GO) 1.5 και 3% w/w. Τα υλικά χαρακτηρίστηκαν με περίθλαση ακτίνων-Χ, φασματοσκοπία Raman και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. Η περίθλαση ακτίνων-Χ έδωσε σημαντικά αποτελέσματα σχετικά με την αλλαγή του βαθμού κρυσταλλικότητας των δοκιμίων, τόσο λόγω της πρόσμιξης με οξείδιο του γραφενίου, όσο και μετά από τη θερμική καταπόνησής τους.
Παρατηρήθηκε ότι η πολυανιλίνη έδειξε την μεγαλύτερη τιμή αγωγιμότητας. Με την αύξηση του ποσοστού του GO στο σύνθετο υπήρξε μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Αντιθέτως, μετά τη θερμική καταπόνηση των δοκιμίων παρατηρήθηκε ότι η αγωγιμότητα της πολυανιλίνης μειώνεται σε σημαντικότερο βαθμό σε σχέση με τη μείωση που προκαλεί η θερμική καταπόνηση στα σύνθετα με το οξείδιο του γραφενίου.
Συμπερασματικά, η πολυανιλίνη επιδεικνύει την υψηλότερη αγωγιμότητα, γεγονός αναμενόμενο, δεδομένου ότι το οξείδιο του γραφενίου που χρησιμοποιείται ως πρόσμιξη έχει χαμηλότερη αγωγιμότητα. Η επιταχυνόμενη γήρανση που πραγματοποιήθηκε έδειξε πως τα σύνθετα παρουσιάζουν μικρότερο βαθμό υποβάθμισης με την πάροδο του χρόνου. Αυτό έχει ως συνέπεια να χαρακτηρίζονται από υψηλότερη αγωγιμότητα πέραν κάποιου κρίσιμου σημείου θερμικής καταπόνησης. Η συγκεκριμένη συμπεριφορά καταδεικνύει το πιθανό όφελος της πρόσμιξης με οξείδιο του γραφενίου για εφαρμογές χρήσης του προϊόντος σε βάθος χρόνου. |
| author2 |
Βιτωράτος, Ευάγγελος |
| author_facet |
Βιτωράτος, Ευάγγελος Πετούμενος, Βασίλειος |
| format |
Thesis |
| author |
Πετούμενος, Βασίλειος |
| author_sort |
Πετούμενος, Βασίλειος |
| title |
Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου |
| title_short |
Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου |
| title_full |
Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου |
| title_fullStr |
Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου |
| title_full_unstemmed |
Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου |
| title_sort |
σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14415 |
| work_keys_str_mv |
AT petoumenosbasileios synthesēkaiēlektrikoscharaktērismospolymerikōnsynthetōnpolyanilinēsoxeidioutougrapheniou AT petoumenosbasileios synthesisandelectricalcharacterizationofpolymericcompositesofpolyanilinegrapheneoxide |
| _version_ |
1771297171360972800 |
| spelling |
nemertes-10889-144152022-09-05T06:57:20Z Σύνθεση και ηλεκτρικός χαρακτηρισμός πολυμερικών συνθέτων πολυανιλίνης/οξειδίου του γραφενίου Synthesis and electrical characterization of polymeric composites of polyaniline/graphene oxide Πετούμενος, Βασίλειος Βιτωράτος, Ευάγγελος Γιαννόπουλος, Σπυρίδων Τάσσης, Δημήτριος Petoumenos, Vasileios Πολυανιλίνη Οξείδιο του γραφενίου Αγωγιμότητα Γήρανση Polyaniline Graphene oxide Conductivity Aging 537.62 Η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας έχει οδηγήσει την έρευνα τα τελευταία χρόνια στην ανάπτυξη ή ακόμα και στην ανακάλυψη νέων υλικών, τα οποία είναι δυνατόν να καλύψουν την θέση ήδη υπαρχόντων πιο αποδοτικά και πιο αποτελεσματικά. Ήδη από την ανακάλυψη του αγώγιμου πολυακετυλενίου από τον Shirakawaέχει πραγματοποιηθεί μεγάλη πρόοδος στα αγώγιμα πολυμερή και σε πολλά σύνθετα αυτών. Τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζουν αυτού του είδους τα υλικά είναι η ευκολία σύνθεσης, η περιβαλλοντική σταθερότητα, η πολύ καλή μηχανική τους αντοχή και οι εξαιρετικές τους ηλεκτρονικές ιδιότητες. Αυτές οι ιδιότητές τους τα καθιστούν κατάλληλα για ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών σε διάφορους τομείς της τεχνολογίας. Η παρούσα εργασία είχε ως στόχο την σύνθεση και τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό, και ειδικότερα την μέτρηση της αγωγιμότητας συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος τόσο της πολυανιλίνης (PANI), αλλά και πολυμερικώννανοσυνθέτωνπολυανιλίνης εμπλουτισμένα με οξείδιο του γραφενίου. Παρήχθησαν δύο διαφορετικά δείγματα, με την προσθήκη οξειδίου του γραφενίου (GO) 1.5 και 3% w/w. Τα υλικά χαρακτηρίστηκαν με περίθλαση ακτίνων-Χ, φασματοσκοπία Raman και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. Η περίθλαση ακτίνων-Χ έδωσε σημαντικά αποτελέσματα σχετικά με την αλλαγή του βαθμού κρυσταλλικότητας των δοκιμίων, τόσο λόγω της πρόσμιξης με οξείδιο του γραφενίου, όσο και μετά από τη θερμική καταπόνησής τους. Παρατηρήθηκε ότι η πολυανιλίνη έδειξε την μεγαλύτερη τιμή αγωγιμότητας. Με την αύξηση του ποσοστού του GO στο σύνθετο υπήρξε μείωση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Αντιθέτως, μετά τη θερμική καταπόνηση των δοκιμίων παρατηρήθηκε ότι η αγωγιμότητα της πολυανιλίνης μειώνεται σε σημαντικότερο βαθμό σε σχέση με τη μείωση που προκαλεί η θερμική καταπόνηση στα σύνθετα με το οξείδιο του γραφενίου. Συμπερασματικά, η πολυανιλίνη επιδεικνύει την υψηλότερη αγωγιμότητα, γεγονός αναμενόμενο, δεδομένου ότι το οξείδιο του γραφενίου που χρησιμοποιείται ως πρόσμιξη έχει χαμηλότερη αγωγιμότητα. Η επιταχυνόμενη γήρανση που πραγματοποιήθηκε έδειξε πως τα σύνθετα παρουσιάζουν μικρότερο βαθμό υποβάθμισης με την πάροδο του χρόνου. Αυτό έχει ως συνέπεια να χαρακτηρίζονται από υψηλότερη αγωγιμότητα πέραν κάποιου κρίσιμου σημείου θερμικής καταπόνησης. Η συγκεκριμένη συμπεριφορά καταδεικνύει το πιθανό όφελος της πρόσμιξης με οξείδιο του γραφενίου για εφαρμογές χρήσης του προϊόντος σε βάθος χρόνου. In recent years,the rapid evolution of technology has led to development or even the discovery of new materials,such as conducting polymers, which can replace more efficiently semiconducting materials which are in use now. Great progress has been followed after the seminal discovery by Shirakawa in 1973 of the highly conducting polyacetylene. Conducting polymers are characterized by a number of advantages including: ease of synthesis, environmental stability, promising mechanical durability and exceptional electronic properties. These properties make conducting polymers suitable for a wide range of applications in several sectors of technology. The present work is aimed at the synthesis and electrical characterization, in particular, the measurement of dc conductivity of both polyaniline (PANI) and polymeric nanocomposites of polyaniline with grapheme oxide. Two different composites were prepared by adding 1.5 and 3% w/w grapheme oxide in PANI. The materials were characterized by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning electron micrοscopy. X-ray diffraction yielded significant results regarding the change in the degree of crystallinity of the specimens, both due to the presence of grapheme oxide and after thermal treatment. Electrical measurements were recorded at room temperature under atmospheric air, for several hours in order to obtain statistically significant information. Then, in an attempt to study aging phenomena, the samples were heated at 70 o C for 2, 6 and 12 hours and the electrical conductivity measurements were repeated after each heating period. It was observed that polyaniline showed the highest conductivity value. By increasing the percentage ofGOin the composite there was a decrease in electrical conductivity. Conversely, after the thermal stress of the specimens, it was observed that the conductivity of the polyaniline is reduced to a greater extent than the reduction caused by the thermal processing on the composites with the grapheme oxide. In conclusion, polyaniline exhibits the highest conductivity, as expected, since the graphene oxide used as a dopant has lower conductivity. Accelerated aging has shown that composites have a lower degree of degradation over time in relation to pure PANI. This effect results in higher conductivity of the PANI/GO composites beyond a critical point of thermal processing. This behavior demonstrates the potential benefit of graphene oxide admixture for long-term applications. 2021-01-05T07:22:57Z 2021-01-05T07:22:57Z 2018-09-25 Thesis http://hdl.handle.net/10889/14415 gr 6 application/pdf |
