Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης

Η εμφάνιση των εύκαμπτων ηλεκτρονικών την περασμένη δεκαετία είχε ως αποτέλεσμα την αντικατάσταση της συμβατικής τεχνολογίας παραγωγής ηλεκτρονικών από τα αγώγιμα μελάνια σε συνδυασμό με κοινές μεθόδους εκτύπωσης. Τα νανοϋλικά του άνθρακα όπως το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι οι κατάλληλ...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Κουτσιούκης, Απόστολος
Άλλοι συγγραφείς: Koutsioukis, Apostolos
Γλώσσα:Greek
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/23789
id nemertes-10889-23789
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language Greek
topic Χημική τροποποίηση νανοδομών Άνθρακα
Ηλεκτρικές ιδιότητες
Γραφένιο
Εκτυπωτικές μέθοδοι
Αγώγιμα μελάνια
Chemically functionalized carbon nanostructures
Electrical properties
Graphene
Conductive inks
Printing methods
spellingShingle Χημική τροποποίηση νανοδομών Άνθρακα
Ηλεκτρικές ιδιότητες
Γραφένιο
Εκτυπωτικές μέθοδοι
Αγώγιμα μελάνια
Chemically functionalized carbon nanostructures
Electrical properties
Graphene
Conductive inks
Printing methods
Κουτσιούκης, Απόστολος
Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης
description Η εμφάνιση των εύκαμπτων ηλεκτρονικών την περασμένη δεκαετία είχε ως αποτέλεσμα την αντικατάσταση της συμβατικής τεχνολογίας παραγωγής ηλεκτρονικών από τα αγώγιμα μελάνια σε συνδυασμό με κοινές μεθόδους εκτύπωσης. Τα νανοϋλικά του άνθρακα όπως το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι οι κατάλληλοι υποψήφιοι για την παραγωγή αγώγιμων μελανιών και τη χρήση τους σε κοινές μεθόδους εκτύπωσης λόγω της ηλεκτρικής αγωγιμότητάς που παρουσιάζουν. Προς αυτή τη κατεύθυνση, τα νανοϋλικά του άνθρακα έχουν προταθεί για την αντικατάσταση μεταλλικών αγωγών και του οξειδίου του ινδίου (φθοριούχου) κασσιτέρου. Ωστόσο, τα νανοϋλικά άνθρακα δεν διασπείρονται σε οργανικούς διαλύτες ή το νερό. Για το λόγο αυτό, η χημική τροποποίηση τους (ομοιοπολικά / μη ομοιοπολικά ) με συγκεκριμένες λειτουργικές ομάδες, επιφανειοδραστικές ουσίες ή πολυμερή είναι το πιο ουσιαστικό βήμα για τη διασπορά τους σε οργανικούς διαλύτες ή ακόμα και στο νερό. Η χημική τροποποίηση των νανοϋλικών του άνθρακα έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό ποικιλίας οργανικών παραγώγων, υβριδίων και νανοσυνθέτων για πληθώρα εφαρμογών. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αξιολογεί τον συνδυασμό του γραφενίου με χημικά τροποποιημένους νανοσωλήνες άνθρακα με τη μορφή υβριδίου με στόχο τη διασπορά στο νερό αλλά και την ενίσχυση της αγωγιμότητας. Οι δυνάμεις Van der Waals που αναπτύσσονται μεταξύ των υδρόφοβων γραφενικών επιφανειών και των κατά τόπους υδρόφοβων νανοσωλήνων σταθεροποιούν το υβρίδιο σε πολικούς διαλύτες αλλά ακόμη πιο σημαντικά στο νερό. H ηλεκτρική αγωγιμότητα των επιμέρους υλικών έχει σαν αποτέλεσμα την επαυξημένη αγωγιμότητα και του τελικού υβριδίου. Τα προϊόντα ενδιάμεσα και τελικά χαρακτηρίστηκαν με διάφορες πειραματικές τεχνικές (XRD, FTIR, ATR, Raman, UV-Vis, XPS, SEM, AFM, HRTEM) ενώ οι περισσότερες ηλεκτρικές μετρήσεις έγιναν με τη μέθοδο μέτρησης ηλεκτρικής αντίστασης 4 σημείων. Τέλος, τα υδρόφιλα υβρίδια γραφενίου/νανοσωλήνων που προκύπτουν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τις απαραίτητες ρητίνες, για τη παρασκευή αγώγιμων μελανιών σε τεχνικές εκτύπωσης, όπως η βαθυτυπία, η φλεξογραφία και η μεταξοτυπία, όπου η εκτυπωτική και η ηλεκτρική τους απόδοση μελετώνται πριν και μετά τη διαδικασία εκτύπωσης.
author2 Koutsioukis, Apostolos
author_facet Koutsioukis, Apostolos
Κουτσιούκης, Απόστολος
author Κουτσιούκης, Απόστολος
author_sort Κουτσιούκης, Απόστολος
title Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης
title_short Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης
title_full Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης
title_fullStr Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης
title_full_unstemmed Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης
title_sort μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης
publishDate 2022
url https://hdl.handle.net/10889/23789
work_keys_str_mv AT koutsioukēsapostolos meletēēlektrikōnidiotētōnchēmikatropopoiēmenōnnanodomōnanthrakakaitōnybridiōntousepharmogessetechnikesektypōsēs
AT koutsioukēsapostolos electricalpropertiesofchemicallyfunctionalizedcarbonnanostructuresandtheirhybridsapplicationsinprintingtechniques
_version_ 1771297131066294272
spelling nemertes-10889-237892022-11-16T08:56:55Z Μελέτη ηλεκτρικών ιδιοτήτων χημικά τροποποιημένων νανοδομών άνθρακα και των υβριδίων τους. Εφαρμογές σε τεχνικές εκτύπωσης Electrical properties of chemically functionalized carbon nanostructures and their hybrids. Applications in printing techniques Κουτσιούκης, Απόστολος Koutsioukis, Apostolos Χημική τροποποίηση νανοδομών Άνθρακα Ηλεκτρικές ιδιότητες Γραφένιο Εκτυπωτικές μέθοδοι Αγώγιμα μελάνια Chemically functionalized carbon nanostructures Electrical properties Graphene Conductive inks Printing methods Η εμφάνιση των εύκαμπτων ηλεκτρονικών την περασμένη δεκαετία είχε ως αποτέλεσμα την αντικατάσταση της συμβατικής τεχνολογίας παραγωγής ηλεκτρονικών από τα αγώγιμα μελάνια σε συνδυασμό με κοινές μεθόδους εκτύπωσης. Τα νανοϋλικά του άνθρακα όπως το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι οι κατάλληλοι υποψήφιοι για την παραγωγή αγώγιμων μελανιών και τη χρήση τους σε κοινές μεθόδους εκτύπωσης λόγω της ηλεκτρικής αγωγιμότητάς που παρουσιάζουν. Προς αυτή τη κατεύθυνση, τα νανοϋλικά του άνθρακα έχουν προταθεί για την αντικατάσταση μεταλλικών αγωγών και του οξειδίου του ινδίου (φθοριούχου) κασσιτέρου. Ωστόσο, τα νανοϋλικά άνθρακα δεν διασπείρονται σε οργανικούς διαλύτες ή το νερό. Για το λόγο αυτό, η χημική τροποποίηση τους (ομοιοπολικά / μη ομοιοπολικά ) με συγκεκριμένες λειτουργικές ομάδες, επιφανειοδραστικές ουσίες ή πολυμερή είναι το πιο ουσιαστικό βήμα για τη διασπορά τους σε οργανικούς διαλύτες ή ακόμα και στο νερό. Η χημική τροποποίηση των νανοϋλικών του άνθρακα έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό ποικιλίας οργανικών παραγώγων, υβριδίων και νανοσυνθέτων για πληθώρα εφαρμογών. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αξιολογεί τον συνδυασμό του γραφενίου με χημικά τροποποιημένους νανοσωλήνες άνθρακα με τη μορφή υβριδίου με στόχο τη διασπορά στο νερό αλλά και την ενίσχυση της αγωγιμότητας. Οι δυνάμεις Van der Waals που αναπτύσσονται μεταξύ των υδρόφοβων γραφενικών επιφανειών και των κατά τόπους υδρόφοβων νανοσωλήνων σταθεροποιούν το υβρίδιο σε πολικούς διαλύτες αλλά ακόμη πιο σημαντικά στο νερό. H ηλεκτρική αγωγιμότητα των επιμέρους υλικών έχει σαν αποτέλεσμα την επαυξημένη αγωγιμότητα και του τελικού υβριδίου. Τα προϊόντα ενδιάμεσα και τελικά χαρακτηρίστηκαν με διάφορες πειραματικές τεχνικές (XRD, FTIR, ATR, Raman, UV-Vis, XPS, SEM, AFM, HRTEM) ενώ οι περισσότερες ηλεκτρικές μετρήσεις έγιναν με τη μέθοδο μέτρησης ηλεκτρικής αντίστασης 4 σημείων. Τέλος, τα υδρόφιλα υβρίδια γραφενίου/νανοσωλήνων που προκύπτουν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με τις απαραίτητες ρητίνες, για τη παρασκευή αγώγιμων μελανιών σε τεχνικές εκτύπωσης, όπως η βαθυτυπία, η φλεξογραφία και η μεταξοτυπία, όπου η εκτυπωτική και η ηλεκτρική τους απόδοση μελετώνται πριν και μετά τη διαδικασία εκτύπωσης. The emergence of printed electronics last decade resulted to the replacement of the old fashioned and conventional solid-state technology by conductive inks combined with common printing methods. Carbon nanomaterials, such as graphene and multiwall carbon nanotubes, are the ideal candidates to produce graphene inks suitable for common printing methods due to their electrical conductivity which is one of the most interesting properties of them. In this direction, the carbon nanomaterials have been proposed for the replacement of metal conductors and indium (fluoride) oxide. However, carbon nanomaterials do not disperse in organic solvents or water. Thus, the chemical functionalization (covalent/non-covalent) of them with functional groups, surfactants or polymers is the most important step to overcome this obstacle. Moreover, it leads to the formation of wide range of organic derivatives, hybrids, and nanocomposites due to their solution processability and compatibility with polymers for a wide range of applications in technology nowadays. The present phD thesis evaluates the combination of graphene and chemically functionalized carbon nanotubes forming a hybrid with the aim of its dispersion in water with enhanced conductivity. Van der Waals forces developing between the hydrophobic graphene surfaces and the partially hydrophobic nanotubes have as a result the stabilization of the hybrid in polar solvents and even more significantly in water. The electrical conductivity of the individual materials results to the increased conductivity of the hybrid totally. Both intermediate and final products characterized by a variety of experimental techniques (XRD, FTIR, ATR, Raman, UV-Vis, XPS, SEM, AFM, HRTEM) while most of the electrical measurements were made with the method of measuring 4-point electrical resistance. In conclusion, the hydrophilic graphene / carbon nanotubes hybrids that they occur in this phD used in combination with necessary resins to make conductive inks for their use in gravure and screen printing or flexography, where their printing and electric properties are studied before and after printing process. 2022-11-08T17:05:56Z 2022-11-08T17:05:56Z 2022-03-15 https://hdl.handle.net/10889/23789 gr application/pdf