| Περίληψη: | Τα τελευταία χρόνια η μεγάλη ευελιξία των συνθέτων υλικών για τις ανάγκες των διαφόρων τεχνολογικών εφαρμογών και η ελευθερία σχεδιασμού που εκείνα προσφέρουν, έχει οδηγήσει στην ταχεία εξάπλωσή τους στην Αεροναυπηγική και την Διαστημική, την Αυτοκινητοβιομηχανία, την Ναυτιλία, καθώς και σε άλλους τομείς. Παράλληλα, οι ολοένα αυξανόμενες τεχνολογικές απαιτήσεις έχουν δημιουργήσει την ανάγκη βελτίωσης των ιδιοτήτων τους ή ακόμα επέκτασης της διάρκειας ζωής τους. Στο πλαίσιο αυτό και αντλώντας έμπνευση από τους μηχανισμούς επούλωσης των έμβιων όντων, η επιστημονική κοινότητα έχει στραφεί προς την εξέλιξη της επούλωσης των συνθέτων υλικών, εισάγοντας μια νέα κατηγορία υλικών, τα αυτοεπουλώμενα υλικά.
Τα υλικά αυτά, εμπνευσμένα από τη φύση, έχουν τη δυνατότητα να επουλώνουν αυτόνομα, χωρίς εξωτερικές παρεμβάσεις, πιθανές βλάβες, όπως μικρορωγμές της μήτρας. Η κατηγορία αυτοεπουλώμενων υλικών η οποία αποτελεί το κεντρικό αντικείμενο αυτής της εργασίας είναι εκείνα που πραγματοποιούν την επούλωση μέσω ενός επουλωτικού παράγοντα που περικλείουν στο εσωτερικό τους, μέσα σε συμπαγείς μικροκάψουλες. Κατά τη δημιουργία ρωγμών, οι μικροκάψουλες σπάνε και με τη βοήθεια των καταλυτών που υπάρχουν ήδη στο υλικό, ο επουλωτικός παράγοντας πολυμερίζεται και σφραγίζει τη ρωγμή.
Στην παρούσα εργασία, αρχικά στα Κεφάλαια 1 και 2 γίνεται αναφορά στα σύνθετα υλικά και ειδικότερα στα υφάσματα (woven fabrics) και έπειτα στα πολυλειτουργικά υλικά. Στη συνέχεια, στο Κεφάλαιο 3, περιγράφονται οι κύριες τεχνικές αυτοεπούλωσης που έχουν αναπτυχθεί μέχρι σήμερα, ενώ στο Κεφάλαιο 4 εστιάζουμε στο μηχανισμό αυτοεπούλωσης με μικροκάψουλες που θα μας απασχολήσει. Ακολούθως, παρουσιάζονται σημαντικές έρευνες που σχετίζονται με το αντικείμενο της επούλωσης, καθώς και τα συμπεράσματά τους όσον αφορά το μηχανισμό και τις εφαρμογές του.
Όσον αφορά στη μεθοδολογία της Διπλωματικής, αναπτύχθηκε μοντέλο πολλαπλών κλιμάκων για την προσομοίωση της επίδρασης σημαντικών παραμέτρων των μικροκαψουλών στη μηχανική συμπεριφορά της πολυμερικής μήτρας. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε η επίδραση της διαμέτρου και της περιεκτικότητά τους, πρωτίστως στις ελαστικές και στη συνέχεια στις μηχανικές ιδιότητες του συνθέτου υλικού. Στα πλαίσια αυτά αναπτύχθηκε αντιπροσωπευτική μοναδιαία κυψελίδα πολυμερικής μήτρας με μικροκάψουλες και έπειτα υφάσματος από σύνθετο υλικό απλής πλέξης ινών άνθρακα με την πολυμερική μήτρα και τις μικροκάψουλες της προηγούμενης κλίμακας. Επιπρόσθετα, μοντελοποιήθηκε το υλικό στη μακροσκοπική κλίμακα με αξιοποίηση των μηχανικών ιδιοτήτων της μικροσκοπικής κλίμακας και ύστερα μέσω του πειράματος κάμψης 3 σημείων υπολογίσθηκε η διαστρωματική αντοχή σε διάτμηση για κάθε παράμετρο. Συμπεράσματα εξήχθησαν και έγινε σύγκριση με υπάρχοντα πειραματικά αποτελέσματα.
Τέλος, προτάθηκαν ορισμένοι μελλοντικοί στόχοι που θα μπορούσαν να βελτιώσουν και να εξελίξουν το μηχανισμό αυτοεπούλωσης με μικροκάψουλες.
|
|---|
