Έλεγχος της επίδρασης νανοδομών γραφενίου στις μηχανικές ιδιότητες μήτρας πολυαιθυλενίου

Τριανταφύλλου, Παναγιώτης; Triantafyllou, Panagiotis

dc.contributor.author	Τριανταφύλλου, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Triantafyllou, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2017-02-28T09:05:44Z
dc.date.available	2017-02-28T09:05:44Z
dc.date.issued	2017-02-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44438
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13507
dc.rights	Default License
dc.subject	Nanoplatelets γραφενίου	el
dc.subject	Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας	el
dc.subject	Κοκκώδη σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Σύνθετα υλικά πολυεθυλενίου-GNPs	el
dc.subject	Διέλαση πολυμερών	el
dc.subject	Graphene nanoplatelets	en
dc.subject	High density polyethylene	en
dc.subject	Polyethylene - GNPs composites	en
dc.subject	Polymer extrusion	en
dc.subject	Particulate composites	en
dc.title	Έλεγχος της επίδρασης νανοδομών γραφενίου στις μηχανικές ιδιότητες μήτρας πολυαιθυλενίου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Effect of graphene nanoplatelets fillers on the mechanical response of polyethylene matrix	en
heal.classification	Σύνθετα υλικά	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-08
heal.abstract	Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό τη μελέτη της επίδρασης νανοδομών γραφενίου (Graphene nanoplatelets - GNPs) στις μηχανικές ιδιότητες της μήτρας πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας (HDPE). Τα δοκίμια που μελετήθηκαν είχαν παρασκευαστεί με τη βοήθεια εκβολέα και κόπηκαν με χειροκίνητο διατμητικό κόφτη και δισκοτόμο Struers Discotom-2 συνδυασμένο με κοπτικό τροχό 40Α25. Εξετάστηκαν δοκίμια από πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (SABIC B5823) και νανοδομές γραφενίου (Alfa Aesar), καθώς και καθαρά δοκίμια πολυαιθυλενίου, χωρίς ενσωμάτωση GNPs. Η προσθήκη των GNPs έγινε σε περιεκτικότητες 1% w.t., 2% w.t. και 3% w.t. Στα παραχθέντα δοκίμια πραγματοποιήθηκαν μηχανικές δοκιμές εφελκυσμού και κάμψης τριών σημείων, λείανση με οπτικό μικροσκοπικό έλεγχο, καθώς και σκληρομέτρηση. Έγινε σύγκριση των ιδιοτήτων τους και κατ’ επέκταση μια εκτίμηση της επίδρασης νανοδομών γραφενίου στη μηχανική τους συμπεριφορά. Πραγματοποιήθηκε σκληρομέτρηση με σκοπό τη μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων του αρχικού και του πολυαιθυλενίου με προσθήκη GNPs. Μελετήθηκε η μέγιστη τάση τόσο σε δοκιμή εφελκυσμού όσο και σε κάμψη τριών σημείων. H σκληρομέτρηση έγινε σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο ASTM D2240 σε 1 δοκίμιο καθαρής μήτρας πολυαιθυλενίου και 3 δοκίμια περιεκτικότητας 1,2,3%W.t. GNPs. Παρατηρήθηκε ότι η προσθήκη GNPs στη μήτρα πολυαιθυλενίου, παρουσιάζει ανάλογη αύξηση στην σκληρότητα του υλικού. Όσον αφορά τις μηχανικές δοκιμές, για περιεκτικότητα 1% w.t. GNPs, στον εφελκυσμό η μέγιστη τάση ήταν στο ίδιο επίπεδο με της μήτρας πολυαιθυλενίου(χωρίς προσθήκη GNPs), σε αντίθεση με τις περιεκτικότητες %2 και 3%, όπου σημειώθηκε σημαντική πτώση στο πλατό πλαστικής παραμόρφωσης. Στην κάμψη το υλικό σημειώθηκε αύξηση της μέγιστης τάσης μέχρι προσθήκης 2%. Από το σύνολο των ελέγχων και των πειραματικών διαδικασιών που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, προκύπτει το συμπέρασμα ότι η προσθήκη GNPs σε περιεκτικότητα 1% w.t. βελτιώνει τις επιδόσεις του HDPE, ενώ περαιτέρω αύξηση του ποσοστού αυτού φαίνεται να τις εξασθενεί.	el
heal.abstract	The aim of this study was to investigate the effect of graphene nanoplatelets (GNPs) fillers on the mechanical response the polyethylene matrix. The under study samples were produced via the laboratory’s extruder and were cut with the help of a manual shear cutter and a Struers Discotom-2 combined with a cutting wheel 40Α25. There were examinations on samples of high density polyethylene (SABIC B5823), some of which were without incorporated graphene nanoplatelets GNPs (Alfa Aesar), while the rest of them were with GNPs. The investigated additions of GNPs were 1% w.t., 2% w.t. and 3% w.t. The produced samples were metallographically investigated and they also underwent Vickers hardness tests, tensile tests and three point bending tests. Furthermore, a comparison of their properties and therefore an estimate of the nanostructures of graphene effect on the mechanical behavior took place. A hardness test was conducted in order to study the mechanical properties of both the initial and the incorporated with GNPs polyethylene. We studied the maximum stress at both tensile and three point bending tests. The hardness test was performed according to the international standard ASTM D2240 on 1 sample of pure polyethylene matrix and 3 samples containing 1,2,3% W.t. GNPs. It was observed that the addition of GNPs in the polyethylene matrix, shows a proportional increase in the hardness of the material. Regarding the mechanical tests, for content of 1% w.t. GNPs, the tensile maximum stress was at the same level as the polyethylene matrix’s (without added GNPs), in contrast to those of content of 2% and 3%, where there was a significant decline of the plastic deformation. Additionally, concerning the 3 point bending, there was an increase of the maximum stress following the addition of 1% and 2% w.t. GNPs. As a general remark, it is concluded that the addition of GNPs in content of 1% w.t. improves the performance of HDPE, while a further increase in this percentage seems to weaken them.	en
heal.advisorName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Βοσνιάκος, Γεώργιος Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Μαρκόπουλος, Άγγελος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	140 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true