Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων
Είναι ευρέως γνωστό πως ένας από τους πιο διαδεδομένους τρόπους σύνδεσης συνθέτων υλικών είναι με τη χρήση συγκολλητικών ουσιών. Στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται περισσότερο οι εποξικές κόλλες λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων που εμφανίζουν . Αποτελούν μια από τις σημαντικότερες κατηγορίες συγκολλητικώ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14572 |
| id |
nemertes-10889-14572 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Εποξικές κόλλες Αντοχή συνδέσμου μονής επικάλυψης Ηλεκτρική αγωγιμότητα Θερμική αγωγιμότητα Νανο-σωματίδια Epoxy adhesives Single lap shear strength Electrical conductivity Thermal conductivity Nanoparticles |
| spellingShingle |
Εποξικές κόλλες Αντοχή συνδέσμου μονής επικάλυψης Ηλεκτρική αγωγιμότητα Θερμική αγωγιμότητα Νανο-σωματίδια Epoxy adhesives Single lap shear strength Electrical conductivity Thermal conductivity Nanoparticles Βογιαντζή, Χριστίνα Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων |
| description |
Είναι ευρέως γνωστό πως ένας από τους πιο διαδεδομένους τρόπους σύνδεσης συνθέτων υλικών είναι με τη χρήση συγκολλητικών ουσιών. Στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται περισσότερο οι εποξικές κόλλες λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων που εμφανίζουν . Αποτελούν μια από τις σημαντικότερες κατηγορίες συγκολλητικών ουσιών παρόλο που παρουσιάζουν μονωτική συμπεριφορά , γεγονός το οποίο περιορίζει τη χρήση τους σε διάφορες εφαρμογές . Προκειμένου τα εν λόγω υλικά να βρίσκουν εφαρμογή σε διάφορους τομείς (αεροδιαστημική , αεροναυπηγική κλπ ) απαιτείται η αύξηση της ηλεκτρικής και της θερμικής τους αγωγιμότητας χωρίς την υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων τους. Ένας από τους βασικούς τρόπους που αναφέρει η βιβλιογραφία είναι η ενίσχυση των υλικών με τη χρήση αγώγιμων νανοσωματιδίων και κυρίως άνθρακα. Αρχική ιδέα και σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η ενίσχυση της πολύ-λειτουργικότητας μιας εποξικής κόλλας δύο συστατικών. Αναπτύχθηκαν δύο ειδών κόλλας: κανονική και νανο-ενισχυμένη. Για την παρασκευή των νανο-ενισχυμένων υλικών χρησιμοποιήθηκαν δύο είδη εγκλεισμάτων: τα πολυστρωματικά γραφένια (GNPs) σε περιεκτικότητα 8%wt και οι πολυφλοιϊκοί νανοσωλήνες άνθρακα (MWCNTs) σε περιεκτικότητες 2% και 1%wt . Επιπρόσθετα , πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονη χρήση των δύο νανοσωματιδίων για την ανάπτυξη ενός υβριδικού υλικού ( 8% wt GNPs και 1%wt MWCNTS). Η επεξεργασία των δύο φάσεων (εποξικής κόλλας και νάνο-σωματιδίων) υλοποιήθηκε με τη χρήση καλάνδρας στην οποία κατά την λειτουργία της αναπτύσσονται ισχυρές διατμητικές δυνάμεις που είναι υπεύθυνες για την καταπολέμηση της ανάπτυξης των συσσωματωμάτων. Για τον χαρακτηρισμό των αναπτυχθέντων υλικών ακολούθησαν δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής μονού συνδέσμου επικάλυψης των δοκιμίων (Single lap shear , ASTM D5868-01) ενώ παράλληλα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητας . Η εισαγωγή των νανοσωματιδίων προκάλεσε σημαντικές αυξήσεις στην ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Τα πολυστρωματικά γραφένια σε ποσοστό 8%wt σημείωσαν την μεγαλύτερη αύξηση ,207% στην θερμική αγωγιμότητα του υλικού. Επιπλέον, οι νανοσωλήνες άνθρακα σε περιεκτικότητα 2%wt παρουσίασαν την μεγαλύτερη αύξηση , εννέα τάξεις μεγέθους στην ηλεκτρική αγωγιμότητα του υλικού. Τέλος , παρατηρήθηκε ότι το υβριδικό σύστημα συνέβαλε επιτυχώς στην ανάπτυξη πολυ-λειτουργικής εποξικής κόλλας, η οποία διαθέτει βελτιωμένες θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητες χωρίς να υποβαθμιστούν αισθητά οι μηχανικές της ιδιότητες. |
| author2 |
Vogiantzi, Christina |
| author_facet |
Vogiantzi, Christina Βογιαντζή, Χριστίνα |
| author |
Βογιαντζή, Χριστίνα |
| author_sort |
Βογιαντζή, Χριστίνα |
| title |
Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων |
| title_short |
Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων |
| title_full |
Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων |
| title_sort |
ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14572 |
| work_keys_str_mv |
AT bogiantzēchristina anaptyxēpolyleitourgikōncharaktēristikōnseepoxikeskollesmetēchrēsēnanoenkleismatōn AT bogiantzēchristina developmentofmultifunctionalpropertiesinepoxyadhesivesusingnanofillers |
| _version_ |
1771297261525925888 |
| spelling |
nemertes-10889-145722022-09-05T14:01:41Z Ανάπτυξη πολύ-λειτουργικών χαρακτηριστικών σε εποξικές κόλλες με τη χρήση νάνο-εγκλεισμάτων Development of multi-functional properties in epoxy adhesives using nano-fillers Βογιαντζή, Χριστίνα Vogiantzi, Christina Εποξικές κόλλες Αντοχή συνδέσμου μονής επικάλυψης Ηλεκτρική αγωγιμότητα Θερμική αγωγιμότητα Νανο-σωματίδια Epoxy adhesives Single lap shear strength Electrical conductivity Thermal conductivity Nanoparticles Είναι ευρέως γνωστό πως ένας από τους πιο διαδεδομένους τρόπους σύνδεσης συνθέτων υλικών είναι με τη χρήση συγκολλητικών ουσιών. Στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται περισσότερο οι εποξικές κόλλες λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων που εμφανίζουν . Αποτελούν μια από τις σημαντικότερες κατηγορίες συγκολλητικών ουσιών παρόλο που παρουσιάζουν μονωτική συμπεριφορά , γεγονός το οποίο περιορίζει τη χρήση τους σε διάφορες εφαρμογές . Προκειμένου τα εν λόγω υλικά να βρίσκουν εφαρμογή σε διάφορους τομείς (αεροδιαστημική , αεροναυπηγική κλπ ) απαιτείται η αύξηση της ηλεκτρικής και της θερμικής τους αγωγιμότητας χωρίς την υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων τους. Ένας από τους βασικούς τρόπους που αναφέρει η βιβλιογραφία είναι η ενίσχυση των υλικών με τη χρήση αγώγιμων νανοσωματιδίων και κυρίως άνθρακα. Αρχική ιδέα και σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η ενίσχυση της πολύ-λειτουργικότητας μιας εποξικής κόλλας δύο συστατικών. Αναπτύχθηκαν δύο ειδών κόλλας: κανονική και νανο-ενισχυμένη. Για την παρασκευή των νανο-ενισχυμένων υλικών χρησιμοποιήθηκαν δύο είδη εγκλεισμάτων: τα πολυστρωματικά γραφένια (GNPs) σε περιεκτικότητα 8%wt και οι πολυφλοιϊκοί νανοσωλήνες άνθρακα (MWCNTs) σε περιεκτικότητες 2% και 1%wt . Επιπρόσθετα , πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονη χρήση των δύο νανοσωματιδίων για την ανάπτυξη ενός υβριδικού υλικού ( 8% wt GNPs και 1%wt MWCNTS). Η επεξεργασία των δύο φάσεων (εποξικής κόλλας και νάνο-σωματιδίων) υλοποιήθηκε με τη χρήση καλάνδρας στην οποία κατά την λειτουργία της αναπτύσσονται ισχυρές διατμητικές δυνάμεις που είναι υπεύθυνες για την καταπολέμηση της ανάπτυξης των συσσωματωμάτων. Για τον χαρακτηρισμό των αναπτυχθέντων υλικών ακολούθησαν δοκιμές προσδιορισμού της αντοχής μονού συνδέσμου επικάλυψης των δοκιμίων (Single lap shear , ASTM D5868-01) ενώ παράλληλα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της θερμικής και ηλεκτρικής αγωγιμότητας . Η εισαγωγή των νανοσωματιδίων προκάλεσε σημαντικές αυξήσεις στην ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Τα πολυστρωματικά γραφένια σε ποσοστό 8%wt σημείωσαν την μεγαλύτερη αύξηση ,207% στην θερμική αγωγιμότητα του υλικού. Επιπλέον, οι νανοσωλήνες άνθρακα σε περιεκτικότητα 2%wt παρουσίασαν την μεγαλύτερη αύξηση , εννέα τάξεις μεγέθους στην ηλεκτρική αγωγιμότητα του υλικού. Τέλος , παρατηρήθηκε ότι το υβριδικό σύστημα συνέβαλε επιτυχώς στην ανάπτυξη πολυ-λειτουργικής εποξικής κόλλας, η οποία διαθέτει βελτιωμένες θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητες χωρίς να υποβαθμιστούν αισθητά οι μηχανικές της ιδιότητες. It is widely known that one of the most common ways to bond composite materials is by using adhesives. Epoxy adhesives are used more in industry due to their excellent properties. They are one of the most important categories of structural adhesives although they exhibit insulating behavior , which limits their use in various applications. In order to be applied in various sectors (aerospace, aeronautics, etc.) it is necessary to increase their electrical and thermal conductivity without degrading their mechanical properties. One of the main ways mentioned in the bibliography is to reinforce these materials by using conductive nanoparticles and mainly carbon. The idea and the purpose of the present undergraduate thesis was to develop the multi-functionality of a two-component epoxy adhesive. Two types of adhesives have been developed: normal and nano-reinforced. Two types of nanoparticles were used to prepare the nano-reinforced materials: multilayer graphene (GNPs) in content of 8% wt and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) in contents of 2% and 1% wt. In addition, the two nanoparticles were used simultaneously to develop a hybrid material (8% wt GNPs and 1% wt MWCNTS). The processing of the two phases (epoxy adhesive and nanoparticles) was achieved by using a high-shear mixing machiner in which strong shear forces are developed that are responsible for combating the growth of agglomerates. Afterward , to characterize the developed materials, tests were performed to determine the single lap shear strength of joints (Single lap shear, ASTM D5868-01) while measurements of thermal and electrical conductivity were accomplished. The introduction of nanoparticles caused significant increases in electrical and thermal conductivity. The multilayer graphene in content of 8%wt recorded the largest increase, at a rate of 207% in the thermal conductivity of the material. In addition, the carbon nanotubes in content of 2% showed the largest increase, nine orders of magnitude, in the electrical conductivity of the material. Finally, it was observed that the hybrid system successfully contributed to the development of a multi-functional epoxy adhesive, which has improved thermal and electrical properties without significantly degrading its mechanical properties. 2021-03-03T07:27:39Z 2021-03-03T07:27:39Z 2021-03-09 http://hdl.handle.net/10889/14572 gr application/pdf |
