Πειραματική μελέτη της ενίσχυσης θερμομηχανικής συμπεριφοράς γραμμικού πολυαιθυλενίου χαμηλής πυκνότητας με νανοσωλήνες άνθρακα

Χαρίτος, Ηλίας; Charitos, Ilias

dc.contributor.author	Χαρίτος, Ηλίας	el
dc.contributor.author	Charitos, Ilias	en
dc.date.accessioned	2018-08-28T10:24:28Z
dc.date.available	2018-08-28T10:24:28Z
dc.date.issued	2018-08-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47455
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15676
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πολυαιθυλένιο	el
dc.subject	Μηχανικές ιδιότητες	el
dc.subject	Θερμικές ιδιότητες	el
dc.subject	Νανοσωλήνες άνθρακα	el
dc.subject	Μορφολογία	el
dc.subject	Μικρομηχανικά μοντέλα	el
dc.subject	LLDPE	en
dc.subject	MWCNT	el
dc.subject	Nanocomposites	el
dc.subject	Morphology	el
dc.subject	Thermal behavior	el
dc.subject	Mechanical properties	el
dc.title	Πειραματική μελέτη της ενίσχυσης θερμομηχανικής συμπεριφοράς γραμμικού πολυαιθυλενίου χαμηλής πυκνότητας με νανοσωλήνες άνθρακα	el
dc.title	Thermomechanical properties of linear low density polyethylene reinforced with multi-walled carbon nanotubes	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη υλικών	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-07
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετήθηκαν πολυμερικά νανοσύνθετα υλικά LLDPE, με νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων ως νανοέγκλεισμα. Οι νανοσωλήνες άνθρακα προστέθηκαν στην πολυμερική μήτρα σε περιεκτικότητες 2, 4, 6 και 8 % κατά βάρος. Η παρούσα μελέτη αφορά τις θερμομηχανικές ιδιότητες των υλικών αυτών καθώς και την θεωρη- τική ανάλυση τους μέσω μικρομηχανικών και θερμικών μοντέλων προσέγγισης. ( Rule of mixtures, Halpin Tsai, modified Halpin Tsai, Halpin-Kardos, WLF & Arrhenius model) . Για την παράθεση πειραματικών αποτελεσμάτων, διεξήχθησαν τα εξής πειράματα στον τομέα Μηχανικής του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου : 1. Πειράματα εφελκυσμού Από τα πειράματα εφελκυσμού, φάνηκε ότι η προσθήκη νανοσωλήνων άνθρακα στο υλικό οδηγεί σε σημαντική βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων του. 2.Πειράματα δυναμικής μηχανικής ανάλυσης Από τα πειράματα της δυναμικής μηχανικής ανάλυσης, προσδιορίστηκε η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης στους –30 οC και μελετήθηκε το μέτρο αποθήκευσης και απωλειών για κάθε δοκίμιο και για τρεις συχνότητες (3, 5 & 10) Hz. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε ενίσχυση του μέτρου αποθήκευσης και μείωση του μέτρου απωλειών για κάθε δοκίμιο, με την προσθήκη νανοσωλήνων άνθρακα στο υλικό. Στα αντίστοιχα γραφήματα, παρουσιάζονται οι μεταβολές που παρουσιάστηκαν, καθώς το υλικό μεταβαίνει από την υαλώδη στην ιξωδοελαστική φάση. Στη συνέχεια, εξήχθησαν από τα δεδομένα της δυναμικής μηχανικής ανάλυσης, οι μητρικές καμπύλες, μέσω κατάλληλου λογισμικού για την μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων του νανοσύνθετου υλικού σε ένα μεγάλο εύρος συχνοτήτων και προσδιορίστηκε ο οριζόντιος παράγοντας μετατόπισης. 3.Πειράματα διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης Μέσω του πειράματος της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης, παρατηρήθηκε το θερμογράφημα του υλικού. Η θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, δεν ήταν ευδιάκριτη μέσω του πειράματος λόγω της φύσης του υλικού (→ ημικρυσταλλικό υλικό ). Προσδιορίστηκε η θερμοκρασία τήξης κάθε δείγματος κατά μέσο όρο στους 127 οC και η κρυσταλλικότητα κάθε δείγματος, καθώς και η συμπεριφορά της με την αύξηση της περιεκτικότητας σε νανοσωλήνες άνθρακα. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε αύξηση της κρυσταλλικότητας του υλικού, με αύξηση της περιεκτικότητας σε νανοσωλήνες άνθρακα. Επιπροσθέτως, μελετήθηκε το βήμα θερμοχωρητικότητας, που συντελείται κατά την υαλώδη μετάβαση και παρατηρήθηκε αυξητική τάση για μικρές περιεκτικότητες σε νανοσωλήνες άνθρακα. 4. Πείραμα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης Με αυτό το πείραμα, μελετήθηκε η μορφολογία των δοκιμίων. Προέκυψε ότι υπάρχουν περιοχές με πολύ μικρή συγκέντρωση νανοσωματιδίων. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο δεν παρατηρήθηκε ηλεκτρική αγωγιμότητα σε δοκιμαστικά πειράματα ηλεκτρικών μετρήσεων. Επίσης, η διασπορά των νανοσωλήνων άνθρακα στο υλικό δεν είναι επιθυμητή. Τέλος, οι νανοσωλήνες άνθρακα που χρησιμοποιήθηκαν ως νανοέγκλεισμα, φαίνεται να σχηματίζουν σε κάποιες εικόνες συσσωματώματα.	el
heal.abstract	In this diploma thesis, LLDPE matrix polymer nanocomposite materials with multiwall carbon nanotubes (CNTs) as fillers were studied. The CNT s were introduced on the amounts of 2, 4 ,6 and 8 wt % in the LLDPE polymer matrix by mixing. The present study shows the thermomechanical properties of these materials as well as their theoretical analysis through micromechanical and thermal approximation models, such as Rule of mixtures model, Halpin Tsai,modified Halpin Tsai, Halpin-Kardos, WLF & Arrhenius model.In order to present the experimental results, the following experiments were carried out at the National Technical University of Athens in the field of Mechanics.1. Tensile experiments :From the tensile experiments it appeared that the addition of carbon nanotubes to the material leads to a significant improvement in its mechanical properties. 2.Dynamic Mechanical Analysis (DMA) experiments From the dynamic mechanical analysis experiments, the glass transition temperature was determined at -30 ° C and the storage and loss measure for each specimen were studied at three frequencies (3, 5 & 10) Hz. In particular, the storage modulus was increased and the loss modulus was reduced for each sample by adding carbon nanotubes to the material. The corresponding graphs show the changes that occurred as the material moved from the glassy to the viscoelastic phase. Master curves, were then exported by an appropriate software to study the mechanical properties of the nanocomposite material over a wide range of frequencies and horizontal shift factor was determined.3. Differential scanning calorimetry (DSC) experiments :Through the DSC experiment, the thermogram of the material was observed. The glass transition temperature wasn’t observed through the experiment due to the nature of the material, which is a semicrystalline material. The melting temperature of each sample was identified on average at 127 ° C . The crystallinity and its behavior was determined for each sample with the increment of carbon nanotubes content. Specifically, it was observed that the crystallinity of the material increase with the increment of carbon nanotubes content. Additionally, the heat capacity jump that occurs during the glass transition was studied, and an increasing trend was observed for low carbon nanotubes concentration. 4. Scanning electron microscope (SEM) experiments: With this experiment, the morphology of the material was studied. It appears that there are regions with very low CNT concentration. Poor CNT dispersion in the samples with low carbon nanotubes content may be responsible for their low electrical conductivity in the health monitoring experiments. In some pictures the CNTs seem to form aggregates with the polymer matrix.	en
heal.advisorName	Κοντού, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Κεφαλάς, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Θεοτόκογλου, Στάθης	el
heal.committeeMemberName	Κοντού, Ευαγγελία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Μηχανικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	149 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true