Αισθητήρες με σύνθετα υλικά γραφένιου/πολυμερούς

Λιακόπουλος, Βασίλειος; Liakopoulos, Vasilios

dc.contributor.author	Λιακόπουλος, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Liakopoulos, Vasilios
dc.date.accessioned	2016-04-06T08:42:40Z
dc.date.available	2016-04-06T08:42:40Z
dc.date.issued	2016-04-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42328
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4929
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.subject	Νανοσύνθετα	el
dc.subject	Γραφένιο	el
dc.subject	Αισθητήρες	el
dc.subject	Πολυμερή	el
dc.subject	Nanocomposites	en
dc.subject	Graphene	el
dc.subject	Polymers	el
dc.subject	Sensors	el
dc.subject	Chemoresistors	el
dc.title	Αισθητήρες με σύνθετα υλικά γραφένιου/πολυμερούς	el
dc.title	Sensors based on graphene/polymer nanocomposites	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Nanostructured materials industry	en
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2004007347
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-27
heal.abstract	The aim of this thesis was the preparation and the study of nanocomposite materials consisting of polymer matrix and carbon nanotubes as filler, for the characterization of their gas sensing properties. Graphene nanoplatelets (GnP) were selected as filler nanoparticle due to their excellent electrical, mechanical and thermal properties. The mechanism according to which the detection of gases was studied, concerns the change in electrical resistance of nanocomposites exposed to analyte gas, due to the partial destruction of the conducting network formed by GnPs throughout the insulating matrix. The preparation of nanocomposite polymer materials, with dispersion of conductive fillers within the matrix, was achieved by the solution mixing and the sonication techniques. In order to form thin films, the fabricated (GNP)/ Poly(methylmethacrylate) (PMMA) and (GNP)/ Epoxy (EPR) nanocomposites were deposited on gold interdigitated electrodes using the drop casting method. A two step lift-off method, for the fabrication of a graphene nanoplatelets (GNP)/ Poly(methylmethacrylate) (PMMA) and (GNP)/ Epoxy (EPR) nanocomposite chemical sensor is presented. Polyvinyl alcohol (PVA) is used as sacrificial layer to precisely pattern the chemically selective layer. The main advantage of PVA is its solubility to water which simplifies the whole process. The study and characterization of sensing properties of nanocomposite films, took place using an appropriate device provided by institute of microelectronics NCSR Demokritos . This device allows firstly the preparation of gas mixtures with regulated concentration and secondly the electrical measuring of nanocomposites exposed to analyte gases. The sensor is evaluated using water with concentrations of 500ppm to 20000ppm.	en
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η παρασκευή και η μελέτη νανοσύνθετων υλικών αποτελούμενα από πολυμερική μήτρα και έγκλεισμα γραφένιο GnP (graphene nanoplatelets), με σκοπό το χαρακτηρισμό τους ως προς τις ιδιότητες αίσθησης αερίων. Η επιλογή του GnP ως σωματίδια εγκλείσματος, οφείλεται στις εξαιρετικές ηλεκτρικές, μηχανικές και θερμικές ιδιότητες τους. Ο μηχανισμός σύμφωνα με τον οποίο μελετάται η ανίχνευση αερίων, αφορά τη μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης του νανοσύνθετου υλικού που εκτίθεται σε αέριο αναλύτη, η οποία οφείλεται στην καταστροφή μέρους των αγώγιμων δρόμων του δικτύου που σχηματίζει το γραφένιο GnP, μέσα στη μονωτική μήτρα. Η παρασκευή νανοσύνθετων πολυμερικών υλικών, με διασπορά του αγώγιμου εγκλείσματος μέσα στη μήτρα, πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της ανάμειξης σε διάλυμα και την ακόλουθη εφαρμογή υπερήχων. Τα νανοσύνθετα υλικά (GNP)/ Poly(methylmethacrylate) (PMMA) και (GNP)/ Epoxy (EPR) που παρασκευάστηκαν, ακολούθως εναποτέθηκαν, πάνω σε ηλεκτρόδια χρυσού, για το σχηματισμό λεπτών υμενίων με τη μέθοδο της επίστρωσης σταγόνας. Μέσω κατάλληλων πειραματικών διατάξεων πραγματοποιήθηκε ο ηλεκτρικός χαρακτηρισμός των υλικών που παρασκευάστηκαν. Από τις τιμές μέτρησης, με βάση τη θεωρία διήθησης, προσδιορίστηκε το κατώφλι διήθησης του GnP για τη μετάβαση του υλικού από τη μονωτική στην αγώγιμη φάση. Με την βοήθεια λιθογραφικών μεθόδων, βελτιστοποιήθηκε η διαδικασία σχηματοποίησης αγώγιμων νανοσυνθέτων πολυμερικών υλικών σε ηλεκτρόδια χρυσού. Χρησιμοποιώντας πολυ (βινυλική αλκοόλη) (PVA), ως θυσιαζόμενο στρώμα, επετεύχθη ακριβής σχηματοποίηση του στρώματος ανίχνευσης. Η επιλογή του PVA πραγματοποιήθηκε λόγω της ιδιαίτερης διαλυτότητάς, είναι ευδιάλυτο στο νερό και πρακτικά αδιάλυτο στην ακετόνη. Η μελέτη και ο χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων ανίχνευσης των νανοσύνθετων υμενίων έλαβε χώρα σε κατάλληλη διάταξη, που παρείχε το Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος. Η διάταξη επιτρέπει τη δημιουργία αέριων μιγμάτων ελεγχόμενης σύστασης και τη λήψη ηλεκτρικών μετρήσεων κατά την έκθεση των νανοσύνθετων σε αέριους αναλύτες. Τα νανοσύνθετα χαρακτηρίστηκαν ως προς την απόκριση τους στην ανίχνευση υγρασίας, με συγκέντρωση του νερού απο 500ppm έως 20000ppm.	el
heal.advisorName	Χατζανδρούλης, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Χατζανδρούλης, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Ζεριγιώτη, Ιωάννα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	111 σ.
heal.fullTextAvailability	true