| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την μελέτη και την παρασκευή συνθέτων υλικών από θερμοπλαστικά υλικά (HDPE,Griltex) ενισχυμένα με νανο-σωματίδια γραφενίου (MWCNTs,GNPs). Η εργασία επικεντρώθηκε στην ομαλή διεξαγωγή της παρασκευαστικής διαδικασίας, για την παρασκευή των επιθυμητών νανο-ενισχυμένων υλικών (Griltex_13% MWCNTs, Griltex_10% MWCNTs, Griltex_10%GNPs και HDPE_10%MWCNTs) και εν συνεχεία ακολούθησε ο πειραματικός χαρακτηρισμός των εν λόγω υλικών. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί μελέτη ως προς την πολύ-λειτουργικότητά των αναπτυχθέντων δοκιμίων, εκτελέστηκαν μηχανικές δοκιμές καθώς και μετρήσεις ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας. Η παρασκευή των δοκιμίων έγινε με την μέθοδο εξώθησης σε καλούπι (injection molding) και πραγματοποιήθηκε σε ειδικά σχεδιασμένη πειραματική διάταξη.
Αρχικά, στα πλαίσια της εργασίας, έπειτα από βιβλιογραφική αναζήτηση που πραγματοποιήθηκε, γίνεται αναφορά στα θερμοπλαστικά υλικά και σε υλικά που ανήκουν στην κατηγορία των πολυαμιδίων, σε θεμελιώδεις ορισμούς και πληροφορίες πάνω στα σύνθετα υλικά, στις κατηγορίες τους και την επεξεργασία τους. Στη συνέχεια, περιγράφεται αναλυτικά η δομή και τα χαρακτηριστικά του άνθρακα και των παραγώγων του, με έμφαση στους νανοσωλήνες άνθρακα (CNTs) και το πολυστρωματικό γραφένιο (GNPs), παρουσιάζοντας τις τεχνικές παρασκευής και τις διεργασίες τους. Επιπλέον, αναφέρονται οι μέθοδοι παραγωγής και τα συστήματα εξώθησης συνθέτων θερμοπλαστικών υλικών καθώς και η εργαστηριακή διάταξη που χρησιμοποιήθηκε στο εργαστήριο.
Στο πειραματικό μέρος της εργασίας, γίνεται παρουσίαση των διεργασιών που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο για την προετοιμασία των υλικών και περιγράφεται η διαδικασία παρασκευής των σύνθετων, μέσω της injection molding διάταξης. Κύρια πρόκληση ήταν η ομογενής διασποράς των νανο-σωματιδίων μέσα στο εσωτερικού του υλικού καθώς και η αποφυγή των συσσωμάτων που έχουν την τάση να δημιουργούν τα νανο-σωματίδια γραφενίου. Από τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών που διεξήχθησαν στο εργαστήριο προκύπτει ότι η προσθήκη των MWCNTs και GNPs στο εσωτερικό του θερμοπλαστικών υλικών επέφερε θετικά αποτελέσματα. Οι μηχανικές ιδιότητες βελτιώθηκαν σημαντικά, με το Μέτρο Ελαστικότητας και την Αντοχή σε Εφελκυσμό να αυξάνεται καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα των νανο-σωματιδιων, ενώ η Παραμόρφωση θραύσης φάνηκε αρχικά να μην επηρεάζεται με την προσθήκη πολυστρωματικών γραφενίων αλλά στην συνέχεια με την προσθήκη MWCNTs υποβαθμίστηκε αρκετά. Ακόμα, η Θερμική Αγωγιμότητα βελτιώθηκε σημαντικά σε όλες τις περιπτώσης ενώ η Ηλεκτρική Αγωγιμότητα βελτιώθηκε περίπου κατά 10 τάξεις μεγέθους μόνο με την προσθήκη MWCNTs.
|
|---|
