Κατασκευή σύνθετων υλικών πoλυμερικής μήτρας ενισχυμένων με ινες και νανοσωλήνες άνθρακα μέσω της τεχνικής έγχυσης υπό κενό και αποτίμηση μηχανικών ιδιοτήτων

Ταρνάρης, Οδυσσέας; Tarnaris, Odysseas

dc.contributor.author	Ταρνάρης, Οδυσσέας	el
dc.contributor.author	Tarnaris, Odysseas	en
dc.date.accessioned	2019-03-20T09:56:37Z
dc.date.available	2019-03-20T09:56:37Z
dc.date.issued	2019-03-20
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48481
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16455
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Εποξειδική ρητίνη	el
dc.subject	Νανοσωλήνες άνθρακα	el
dc.subject	Σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Μηχανικές ιδιότητες	el
dc.subject	Έγχυση υπό κενό	el
dc.title	Κατασκευή σύνθετων υλικών πoλυμερικής μήτρας ενισχυμένων με ινες και νανοσωλήνες άνθρακα μέσω της τεχνικής έγχυσης υπό κενό και αποτίμηση μηχανικών ιδιοτήτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη υλικών	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/840868f9d668cd136ec6f074902084034906c943
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-09-17
heal.abstract	In this diploma thesis we studied the effect of various concentrations of carbon nanotubes on the mechanical properties of polymer matrix-carbon fiber fabrics-carbon nanotubes composite materials. As the matrix for the composite materials, the epoxy resin of Hunttsman Industries (USA) "Araldite LY 556" was used and as the reinforcing agent the carbon fiber cloth of Hexcel Industries Inc. (US), while the nanotubes were produced in the laboratory of Advanced Composite, Nanomaterials and Nanotechnology Research Unit (R-NanoLab) in the National Technical University of Athens. The composites were molded by the vacuum injection method. The test specimens were tested for their mechanical performance by bending and shear testing, their porosity and internal structure was examined by computed microthemography, and the matrix-fiber interface after failure was examined via scanning electron microscopy. The production of the nanotubes was made by chemical vapor deposition at a temperature of 700 ° C under acetylene flow, with Fe2O3 particles adsorbed on zeolite as a catalyst, and silicon monocrystalline substrates. Via SEM the nanotube diameters were determined and their structure was observed. They underwent a mild chemical modification with a 6M HNO3: H2SO4 solution in a 1: 3 ratio to activate carboxyl groups on their surface. Raman spectroscopy analysis confirmed the successful modification of nanotubes and photoelectric X-ray spectroscopy determined the percentage of oxygenated groups that were activated. Manufacturing of the composite materials was done by the vacuum injection technique. Ten layers of carbon fiber fabric were used to achieve the required content of the composite material in carbon fibers (55% v/v). Three different concentrations of carbon nanotubes, 0.01%, 0.05%, and 0.1% of the total mass of the epoxy resin were examined. Composite materials with the lowest concentration of carbon nanotubes showed the most interest, as they consistently had the best performance in bending and shear strength. Furthermore, they had the lowest porosity and were characterized as the most compact using the micro- CT.	el
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετήθηκε η επίδραση διαφόρων συγκεντρώσεων νανοσωλήνων άνθρακα στις μηχανικές ιδιότητες συνθέτων υλικών πολυμερικής μήτρας - υφάσματος ινών άνθρακα - νανοσωλήνων άνθρακα. Ως μήτρα για τα σύνθετα υλικά χρησιμοποιήθηκε η εποξειδικ ή ρητίνη της HUNTSMAN Industries (Η.Π.Α.) “ Araldite LY 556” και ως ενισχυτικό μέσο το ύφασμα ινών άνθρακα της Hexcel Industries Inc (Η.Π.Α .) , ενώ οι νανοσωλήνες παρήχθησαν στο εργαστήριο της Ερευνητικής Μονάδας Προηγμένων Σύνθετων, Νάνο - υλικών και Νανοτεχν ολογίας ( R - NanoLab ) στο Εθνικο Μετσόβειο Πολυτεχνείο. Τα σύνθετα μορφοποιήθηκαν με τη μέθοδο της έγχυσης υπό κενό. Τα δοκίμια που κατασκευάστηκαν δοκιμάστηκαν ως προς τη μηχανική τους απόδοση με δοκιμή σε κάμψη και δοκιμή σε διάτμηση, εξετάστηκε το πορώδες και η εσωτερική τους δομή μέσω υπολογιστικής μικροτομογραφίας, και έγινε μελέτη της διεπιφάνειας μήτρας - ίνας μετά τη θραύση με χρήση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης. Η παραγωγή των νανοσωλήνων έγινε με χημική εναπόθεση ατμών σε θερμοκρασία 700 o C υπό ροή ακετυλενίου, με καταλύτη σωματίδια Fe 2 O 3 προσροφημένα σε ζεόλιθο, και υποστρώματα μονοκρύσταλλους πυριτίου. Μέσω SEM προσδιορίστηκαν οι διάμετροι των νανοσωλήνων και παρατηρήθηκε η δομή τους. Κατόπιν, υπέστησαν ήπια χημική τροποποίηση με διάλυμα 6Μ HNO 3 : H 2 SO 4 σε αναλογία 1:3 για να ενεργοποιηθούν καρβοξυλομάδες στην επιφάνειά τους. Μέσω ανάλυσης φασματοσκοπίας Raman επιβεβαιώθηκε ποιοτικά η επιτυχής τροποποίηση των νανοσωλήνων και μέσω φωτοηλεκτρικής φασματοσκοπίας με ακτίνες Χ προσδιορίστηκε το ποσοστό τω ν οξυγονούχων ομάδων που ενεργοποιήθηκαν. Η μορφοποίηση των σύνθετων υλικών έγινε με την τεχνική της έγχυσης υπό κενό. Χρησιμοποιήθηκαν 10 στρώσεις υφάσματος ινών άνθρακα για να επιτευχθεί το απαιτούμενο ποσοστό περιεκτικότητας στο σύνθετο υλικό (55% v / v ). Εξετάστηκαν 3 διαφορετικές συγκεντρώσεις νανοσωλήνων άνθρακα, 0.01%, 0.05%, και 0.1% επι της συνολικής μάζας της ρητίνης. Τα σύνθετα υλικά με τη μικρότερη συγκέντρωση νανοσωλήνων άνθρακα εμφάνισαν το μεγαλύτερο ενδιαφέρον, καθώς είχαν σταθερά την καλύτερη επίδοση σε αντοχή σε κάμψη και διάτμηση. Ακόμη, σε αυτά παρατηρήθηκε το χαμηλότερο πορώδες και χαρακτηρίστηκαν ως τα πιο συμπαγή με τη χρήση του υπολογιστικού μικροτομογράφου	el
heal.advisorName	Τρομπέτα, Αικατερίνη Φλώρα	el
heal.advisorName	Κανελλοπούλου, Ειρήνη	el
heal.advisorName	Σεμιτέκολος, Διονύσιος	el
heal.committeeMemberName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς	el
heal.committeeMemberName	Καρώνης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	101 σ.
heal.fullTextAvailability	true