| Περίληψη: | Τα πλαστικά-πολυμερή υλικά, ως γνωστόν, κυριαρχούν σε όλους τους κλάδους της καθημερινής μας ζωής και παρόλη την ευελιξία εφαρμογής που μας προσφέρουν, αναντίρρητα παρουσιάζουν ορισμένα αρνητικά τα οποία δεν είναι άλλα από τη δυσκολία αποικοδόμησης τους, τη μόλυνση του περιβάλλοντος κατά την παραγωγή τους και τη στράγγιση των φυσικών πόρων. Τις τελευταίες δεκαετίες, παρατηρείται μια κινητοποίηση ώστε να μεταβληθεί ο τρόπος χρήσης των πλαστικών και να μειωθεί η χρήση του πετρελαίου σε γενικές γραμμές. Μαζί με την προσπάθεια αυτή, παρατηρείται και η ανάπτυξη μιας κατηγορίας υλικών που είναι τα πολυμερή σύνθετα υλικά τα οποία είναι πιο φθηνά και πιο λειτουργικά από τα συμβατικά πλαστικά, που με την κατάλληλη βάση όπως είναι το PLA χαρακτηρίζονται και ως βιοαποικοδομήσιμα σε ένα βαθμό. Ο νέος αυτός κλάδος υλικών, εμφα νίζει πολλές δυνατότητες στο παρόν αλλά και προοπτικές βελτίωσης για το μέλλον. Επιπλέον, επιλέ γοντας τα κατάλληλα μέρη του πολυμερούς σύνθετού υλικού αλλά και συνδυάζοντας το με τεχνικές όπως είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση, μπορεί να δημιουργηθεί μια ποικιλία εφαρμογών που δεν ήταν γνωστές στο παρελθόν όπως για παράδειγμα στους τομείς της βιοϊατρικής, της αυτοκινητοβιο μηχανίας κ.α. Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο την ανάπτυξη υβριδικών σύνθετων υλικών με ενίσχυση ινών άνθρακα στη μικροκλίμακα και νιφάδων γραφενίου στη νανοκλίμακα για χρήση σε συστήματα τρισ διάστατης εκτύπωσης με στόχο τη βελτίωση των ιδιοτήτων του πρωτογενούς υλικού. Τα υβριδικά σύνθετα υλικά, αποτελούν μια καινοτομία στο χώρο και ο συνδυασμός ινών άνθρακα και γραφενίου συγκεκριμένα αποτελεί μια από τις πρώτες προσπάθειες παραγωγής αυτού του είδους συνθέτου υλικού. Αξίζει να σημειωθεί ότι τόσο οι ίνες όσο και το γραφένιο προσδίδουν στο τελικό υλικό ορισμένες μηχανικές, θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητες οι οποίες διαφέρουν από εκείνες του καθαρού πολυμερούς. Αναλυτικά, πρόκειται για την παραγωγή ενός υβριδικού νήματος πολυμερικής μήτρας PLA μέσω εξώθησης, το οποίο περιέχει ίνες άνθρακα και γραφένιο σε κατάλληλες συγκεντρώσεις, ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη βελτίωση μηχανικών ιδιοτήτων. Σημειώνεται ότι για λόγους έλλειψης χρόνου, δεν εξετάζονται οι μεταβολές στις θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητες του προς δημιουργία υλικού. Αναλυτικά με τις μηχανικές ιδιότητες, μελετάται ο προσανατολισμός των ουσιών που προστίθενται ως ενίσχυση στο πολυμερές με τη βοήθεια οπτικής μικροσκοπίας και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM). Επιπλέον, υπολογίζονται μέσω κατάλληλων μηχανικών πειραμάτων οι μηχανικές ιδιότητες όπως το μέτρο Young, η αντοχή και η παραμόρφωση στη θραύση. Επίσης, το νήμα θα είναι σε θέση να χρησιμοποιηθεί για εκτύπωση, δηλαδή η διάμετρος του θα είναι όσο το δυνατόν πιο σταθερή, που είναι και ο τελικός στόχος, δηλαδή το νήμα να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την ανάπτυξη εξαρτημάτων. Τέλος, εκτός των βελτιώσεων στις μηχανικές ιδιότητες γίνεται αναφορά και στις πιθανές αποτυχίες και τους λόγους που αυτές μπορεί να εμφανιστούν.
|
|---|
