Σύνθεση και πειραματικός χαρακτηρισμός ρητίνης βιολογικής βάσης ενισχυμένης με νανοφύλλα γραφενίου

• Κύριος συγγραφέας: Λαγκούση, Σωτηρία Δήμητρα
• Άλλοι συγγραφείς: Lagkousi, Sotiria Dimitra
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Βιοϋλικά; Σύνθετα υλικά; Εποξειδική ρητίνη; Γραφένιο; Εφελκυσμός; Δυσθραυστότητα; Biomaterials; Composite materials; Epoxy resin; Graphene; Tensile test; Fracture test

Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελεί μία μελέτη της επίδρασης της ενίσχυσης μίας ρητίνης βιολογικής βάσης με νανοφύλλα γραφενίου (Graphene Nanoplatelets – GNPs). Το γραφένιο είναι γνωστό για τις ιδιαίτερα υψηλές μηχανικές του ιδιότητες και ειδικά για το μέτρο ελαστικότητας (~1 TPa) και την αντοχή θραύσης (~130 GPa) και έχει επιβεβαιωθεί επανειλλημένως η ευεργετική του επίδραση στις ιδιότητες μίας πολυμερικής μήτρας. Ωστόσο, απαραίτητη προϋπόθεση για την αναβάθμιση των ιδιοτήτων του συνθέτου είναι η συμβατότητα μήτρας και ενίσχυσης και η σωστή διαδικασία παρασκευής, καθώς σε αντίθετη περίπτωση υπάρχει περίπτωση υποβάθμισης των τελικών ιδιοτήτων. Έτσι, στην παρούσα εργασία, γίνεται σύνθεση του υλικού και πειραματική μελέτη της μεταβολής των μηχανικών ιδιοτήτων της ρητίνης μέσω πειραμάτων εφελκυσμού και δυσθραυστότητας με σκοπό την εξαγωγή αποτελεσμάτων σχετικά με τη συμβατότητα των δύο υλικών, την ορθότητα της διαδικασίας παρασκευής και την αποτελεσματικότητα της ενίσχυσης. Αρχικά, γίνεται παρουσίαση της διαδικασίας παρασκευής των δοκιμίων απλής και ενισχυμένης ρητίνης και στη συνέχεια ακολουθεί παρουσίαση των πειραματικών διαδικασιών και αποτελεσμάτων. Μέσω των πειραμάτων εφελκυσμού εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την επίδραση της ενίσχυσης στο μέτρο ελαστικότητας και την αντοχή και παραμόρφωσης θραύσης του υλικού για περιεκτικότητες 0.5%, 2% και 3%. Αντίστοιχα, μέσω των πειραμάτων δυσθραυστότητας κάμψης τριών σημείων εξάγονται συμπέρασματα σχετικά με τη μεταβολή της δυσθραυστότητας του υλικού και της ενέργειας παραμόρφωσης κατά τη θραύση για περιεκτικότητες 0.5%, 1% και 2%. Στη συνέχεια, γίνεται σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων του εφελκυσμού με αποτελέσματα που προέκυψαν για το υλικό μέσω μοντελοποίησης, ενώ ακολούθως γίνεται και έλεγχος της καταλληλότητας της ρητίνης ως κόλλα σε δομικές ή διακοσμητικές εφαρμογές μέσω σύγκρισης με ιδιότητες συμβατικών κολλών αναφοράς. Τέλος, γίνεται ανάλυση του κύκλου ζωής της ρητίνης και σύγκριση έξι δεικτών περιβαλλοντικής της επίπτωσης με τους αντίστοιχους δείκτες μίας συμβατικής ρητίνης για την αξιολόγηση του περιβαλλοντικού κόστους της ρητίνης βιολογικής βάσης.