Δημιουργία νανοσωματιδίων χρυσού προερχόμενα από αερολύματα, την επικάθηση τους σε επιφάνειες και μελέτη της συμπεριφοράς τους

Δουζένης, Απόστολος

dc.contributor.author	Δουζένης, Απόστολος	el
dc.date.accessioned	2021-10-29T19:28:35Z
dc.date.available	2021-10-29T19:28:35Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54005
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21703
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	Spark generator	en
dc.title	Δημιουργία νανοσωματιδίων χρυσού προερχόμενα από αερολύματα, την επικάθηση τους σε επιφάνειες και μελέτη της συμπεριφοράς τους	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Φυσική - Νανοσωματίδια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-25
heal.bibliographicCitation	1. R.L. Johnston, J.P. Wilcoxon, Metal nanoparticles and nanoalloys, Elsevier Science, 2012. 2. Ηλιόπουλος Κωνσταντίνος, Μελέτη της μη γραμμικής οπτικής αποκρισής φουλλερενικών παραγώγων και νανοσωματιδίων για εφαρμογές σε διατάξεις οπτικών αισθητήρων, διδακτορική διατριβή, Πάτρα, 2008. 3. Hinds, W. C., Aerosol technology: Properties, behavior and measurement of airborne particles (2nd Ed), Willey-Interscience: New York, 1999. 4. Νικόλαος Κονοφάος, Νανοτεχνολογία & Βιοηλεκτρονική Ι, 2011. 5. Αβντουλλά Γεώργιος, Ατομιστική μελέτη δομών γραφενίου, πτυχιακή εργασία, Πάτρα 2016. 6. Andres La Rosa et al., Top-down and Bottom-up approaches to nanotechnology, www.pdx.edu/pnna/sites/www.pdx.edu.pnna/files/(2013)_Top-down_Bottom-up_Approaches_to_Nanotechnology__An_overviwe_in%20_the_contect_of_PEN%20Lithography.pdf 7. www.ttu.ee/public/m/Mehaanikateaduskond/Instituudid/Materjalitehnika_instituut/MTX9100/Lecture11_Synthesis.pdf 8. A. Govindaraj Dalton, Synthesis of inorganic nanomaterials, Trans. 3728-2749, 2007. 9. Γκίνη Μαρία, Ανάπτυξη και εφαρμογή πειραματικών μεθόδων προσδιορισμού των φυσικών ιδιοτήτων του ατμοσφαιρικού αερολύματος, διδακτορική διατριβή, Αθήνα, 2015. 10. T.V. Pfeiffer, J. Feng, A. Schmidt-Ott, New developments in spark production of nanoparticles, Elsevier, 2013, https://doi.org/10.1016/j.apt.2013.12.005 - Advanced Powder Technology. 11. N. S. Tabrizi et. al, Generation of nanoparticles by spark discharge, J Nanopart Res (2009) 11:315–332, 2008, DOI 10.1007/s11051-008-9407-y 12. Ξένου Αγαθή, Ρήγα Μαρία, Ρεολογικές και φυσικοχημικές ιδιότητες νανορευστών, διπλωματική εργασία, Πάτρα, 2017. 13. Larry L. Hench, Jon K. West, The sol-gel process, Chem. Rev., 1990, 90 (1), pp 33–72. 14. AY Cho, JR Arthur, Progress in solid state chemistry, Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey 07974 USA, Volume 10, Part 3, 1975, Pages 157-191. 15. Βαμβακίδης Κοσμάς, Σύνθεση και χαρακτηρισμός μαγνητικών νανοσωματιδίων φερριτών μαγγανίου, Διπλωματική εργασία, Θεσσαλονίκη, 2012. 16. Χατζηιωάννης Βασίλειος – Κεσσόπουλος Ιωάννης, Αναλυτική αναφορά στη νανοτεχνολογία και τις εφαρμογές της, πτυχιακή εργασία, Καβάλα, 2008. 17. Καλαϊτσίδης Λάζαρος, Τεχνολογία λεπτών υμενίων ιστορική αναδρομή και μελλοντικές εφαρμογές, πτυχιακή εργασία, Αθήνα, 2019. 18. Pfeiffer, Tobias & Feng, Jicheng & Schmidt-Ott, Andreas, New developments in spark production of nanoparticles. Advanced Powder Technology. 01 2014, Τόμ. 25, σσ. 56–70. 19. Salman Tabrizi, N. Generation of Nanoparticles by Spark Discharge. TU Delft Repositories. [Παραπομπή: 1/1/2019.] repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid:fbc13af7-2b88-411d-837c-6b47fca5acd1?collection=research. 20. Παραδοτέο, έκθεση της εταιρείας Fassmatech για την ανάπτυξη και δημιουργία του Spark, 2013. 21. Καρακάσης Χαράλαμπος, πτυχιακή εργασία, Παραγωγή νανοσωματιδίων με πηγή εκκένωσης σπινθήρα και χαρακτηρισμός τους, Εθνικό Καποδιστριακό Ίδρυμα, 2019. 22. Bengt O. Meuller, Maria E. Messing, David L. J. Engberg, Anna M. Jansson, Linda I. M. Johansson, Susanne M. Norlén, Nina Tureson & Knut Deppert, Review of Spark Discharge Generators for Production of Nanoparticle Aerosols. Aerosol Science and Technology. 46:11, 2012, σσ. 1256-1270. 23. Sunpower Electronics Ltd. Sunpower Electronics . [Ηλεκτρονικό] www.sunpower-uk.com/glossary/what-is-switch-mode-power-supply/. 24. N. S. Tabrizi et. al, Generation of nanoparticles by spark discharge, J Nanopart Res (2009) 11:315–332, 2008, DOI 10.1007/s11051-008-9407-y 25. Va’vra J, Maly JA, Va’vra PM (1998) Soft X-ray production in spark discharges in hydrogen, nitrogen, air, argon and xenon gases. Nucl Instrum Methods Phys Res A 418: 405–441 26. en.wikipedia.org/wiki/Viscose 27. N. Kostoglou et al., Nanoporous activated carbon cloth as a versatile material, http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.07.056 , Nano Energy, 2017 28. B.M.Babić et al, Point of zero charge and intrinsic equilibrium constants of activated carbon cloth, https://doi.org/10.1016/S0008-6223(98)00216-4, Elsevier, 1999 29. www.environmental-expert.com/products/advantec-model-ga55-glass-fiber-filter-media-542294 30. www.fjspecialty.com/fj-products/filter-paper/glass-fiber-filter-paper/ 31. Ηλεκτρονική μικροσκοπία, https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%97%CE%BB%CE%B5%CE%BA%CF%84%CF%81%CE%BF%CE%BD%CE%B9%CE%BA%CE%AE_%CE%BC%CE%B9%CE%BA%CF%81%CE%BF%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%80%CE%AF%CE%B1 32. Purdue University, SCANNING ELECTRON MICROSCOPE, [Ηλεκτρονικό] https://www.purdue.edu/ehps/rem/laboratory/equipment%20safety/Research%20Equipment/sem.html 33. Δημήτρης Κουζούδης, Μικροσκόπιο σάρωσης ηλεκτρονίων (SEM), Πανεπιστήμιο Πατρών. 34. Καρακάσης Χαράλαμπος, πτυχιακή εργασία, Παραγωγή νανοσωματιδίων με πηγή εκκένωσης σπινθήρα και χαρακτηρισμός τους, Εθνικό Καποδιστριακό Ίδρυμα, 2019. 35. Ν. Μπούκος, Σημειώσεις εργαστηρίου ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών. 36. David B. Williams, C. Barry Carter. Transmission Electron Microscopy. Third Edition. s.l. : Εκδόσεις Springer, 2009. 37. Physical Principles of Electron Microscopy: An Introduction to TEM, SEM, and AEM, RF Egerton Springer, New York, 2005. 38. M. Haschke, Laboratory Micro-X-Ray Fluorescence Spectroscopy. Springer Series in Surface Sciences, 55, 1-17, 2014. 39. K. Janssens, X-ray based methods of analysis. In: Janssens, K & Van Grieken (Eds.) Comprehensive Analytical Chemistry XLII (pp. 129-226), Elsevier, 2004. 40. R. Van Grieken and A. Markowicz, Handbook of X-Ray Spectrometry, Second Edition, Marcel Dekker, New York, 2002. 41. Transmission Electron Microscopy, https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Analytical_Chemistry/Book%3A_Physical_Methods_in_Chemistry_and_Nano_Science_(Barron)/08%3A_Structure_at_the_Nano_Scale/8.2%3A_Transmission_Electron_Microscopy 42. https://chem.libretexts.org/Courses/Franklin_and_Marshall_College/Introduction_to_Materials_Characterization__CHM_412_Collaborative_Text/Spectroscopy/Energy-Dispersive_X-ray_Spectroscopy_(EDS) 43. L. Corbari, M.-A. Cambon-Bonavita, G. J. Long, F. Grandjean, M. Zbinden, F. Gaill, and P. Compere "Iron oxide deposits associated with the ectosymbiotic bacteria in the hydrothermal vent shrimp Rimicaris exoculata" Biogeosciences 2008 44. Νικόλαος Σπυρόπουλος – Αντωνακάκης, Ηλεκτρικές ιδιότητες νανοδομημένων μεταλλικών νιτριδίων, διδακτορική διατριβή, Θεσσαλονίκη 2014. 45. Χρήστος Π. Αστερίου, Συνεχής παρακολούθηση των συγκεντρώσεων κατά αριθμό αιωρούμενων σωματιδίων σε κεντρική περιοχή της Αθήνας, διπλωματική εργασία, Αθήνα 2004 46. Βασιλείου Όλγα, διπλωματική εργασία, Περιβαλλοντικές επιπτώσεις οχημάτων και εγκαταστάσεων θέρμανσης – εφαρμογή στη συγκέντρωση νανοσωματιδίων στο λεκανοπέδιο Αττικής, Πάτρα, 2019 47. Ν. Μπούκος, Σημειώσεις εργαστηρίου ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών 48. Va’vra J, Maly JA, Va’vra PM (1998) Soft X-ray production in spark discharges in hydrogen, nitrogen, air, argon and xenon gases. Nucl Instrum Methods Phys Res A 418: 405–441 49. Ιάκωβος Στ. Βενιέρης, Γραμμικά κυκλώματα β’ τάξης, σημειώσεις για το μάθημα Εισαγωγή στα κυλώματα, ΕΜΠ, Αθήνα, 2003 50. William C. Hinds, Aerosol technology, Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles, Second Edition, USA 1999	el
heal.abstract	Η εργασία αυτή ασχολείται με την παραγωγή νανοσωματιδίων χρυσού και τη μελέτη της συμπεριφοράς τους ελεύθερα και όταν επικάθονται σε επιφάνειες. Στο παρελθόν έχουν πραγματοποιηθεί μελέτες με διαφορετικά φέροντα αέρια ή/και ηλεκτρόδια (χαλκού, άνθρακα κτλ). Παρόλα αυτά επιλέχθηκε το συγκεκριμένο μέταλλο κυρίως επειδή δεν οξειδώνεται. Στα προηγούμενα πειράματα τα οξείδια των μετάλλων προκαλούσαν μία σχετική ανακρίβεια (αλλαγή της αγωγιμότητας) κατά τη μελέτη των σωματιδίων, καθώς δε γινόταν να διαχωριστούν σε ένα απλό μικροσκόπιο από τα μη οξειδωμένα μέρη του νανοϋλικού. Για το σκοπό της διπλωματικής αυτής χρησιμοποιήθηκε συσκευή παραγωγής σπινθήρων (Spark) που βρίσκεται στις εγκαταστάσεις του Δημοκρίτου στο εργαστήριο Ελέγχου Ραδιενέργειας Περιβάλλοντος, όπως και ο υπόλοιπος εξοπλισμός, ο οποίος διατέθηκε για την περάτωση των πειραμάτων. Όλα τα δείγματα και οι εικόνες μικροσκοπίας αποθηκεύτηκαν για περεταίρω μελέτη στο εργαστήριο. Στόχος αυτής της εργασίας ήταν να καταστούν πειράματα με επαναλήψιμο τρόπο, ώστε να επιβεβαιωθεί η λειτουργία του Spark αφενός, αφετέρου να πραγματοποιηθεί μία επιβεβαίωση της εξάρτησης των διαφόρων μεταβλητών του στο σχηματισμό και την εναπόθεση πρωτογενών (primary) σωματιδίων. Αρχικά πραγματοποιείται στο πρώτο κεφάλαιο μία βιβλιογραφική ανασκόπηση της παραγωγής, των ιδιοτήτων και της εναπόθεσης των νανοσωματιδίων. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση της συσκευής Spark (χαρακτηριστικά και λειτουργία). Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται οι δειγματοφορείς εναπόθεσης οι οποίοι ήταν: υφάσματα βισκόζης, υφάσματα ενεργού άνθρακα βισκόζης και φίλτρα με ίνες υάλου. Στο τέταρτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία ανάλυση των τεχνικών μικροσκοπίας που χρησιμοποιήθηκαν. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το πειραματικό μέρος όπου στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται η προετοιμασία του εκάστοτε πειράματος (πειραματική διάταξη, παράμετροι του πειράματος, η διαδικασία μετρήσεων και τα όργανα μετρήσεων). Στο προτελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα συνολικά με περιγραφές και οι εικόνες μικροσκοπίας που ελήφθησαν και τέλος γίνεται μία ανάλυση των συμπερασμάτων που εξήχθησαν από όλα τα πειράματα.	el
heal.tableOfContents	Περιεχόμενα Πρόλογος 1 Ευχαριστίες 2 Περίληψη 3 Abstract 4 Κεφάλαιο 1ο: Νανοσωματίδια 8 1.1 Μέθοδοι παραγωγής νανοϋλικών 9 1.1.1 Τεχνικές Top – Down 10 1.1.2 Τεχνικές Bottom – UP 11 1.2 Μέγεθος των σωματιδίων 13 1.2.1 Σχήμα νανοσωματιδίων 15 1.2.2 Ενδεικτικά υλικά για δημιουργία νανορευστών 16 1.3 Ιδιότητες των νανοσωματιδίων 17 1.4 Εναπόθεση νανοσωματιδίων 19 1.4.1 Επικάλυψη μέσω βύθισης (dip coating) 20 1.4.2 Επικάλυψη μέσω περιστροφής (spin coating) 20 1.4.3 Μέθοδος εξάχνωσης 21 1.4.4 Μέθοδος εκκένωσης αίγλης (Glow-Discharge Technologies) 21 1.4.5 Χημικές διεργασίες αέριας φάσης (Gas-Phase Chemical Processes) 22 1.4.6 Χημικές διεργασίες υγρής φάσης (Liquid-Phase Chemical Formation) 22 Βιβλιογραφία 1ου Κεφαλαίου 23 Κεφάλαιο 2: Παραγωγή νανοσωματιδίων 25 2.1 Πηγή νανοσωματιδίων εκκένωσης σπινθήρα (Spark) 25 2.2 Πηγή νανοσωματιδίων της εταιρείας Fassmatech 26 2.2.1 Τρισδιάστατο μοντέλο 28 2.3 Τροφοδοτικό Υψηλής Τάσης και Έντασης 29 2.3.1 Ηλεκτρικό κύκλωμα 29 2.3.2 Τάση διάσπασης 30 2.3.3 Χωρητικότητα, συχνότητα και ενέργεια 30 2.4 Φέρον αέριο 31 2.5 Τάση αποκοπής 32 2.6 Συμβολή του φέροντος αερίου στο σχηματισμό συσσωματωμάτων 32 2.7 Εξάρτηση του σχηματισμού σωματιδίων ως προς την απόσταση των ηλεκτροδίων 33 Βιβλιογραφία 2ου Κεφαλαίου 35 Κεφάλαιο 3: Δειγματοφορείς 36 3.1 Υφάσματα Βισκόζης (VRC) 36 3.1.1 Παραγωγή ινών βισκόζης 37 3.2 Υφάσματα ενεργού άνθρακα Βισκόζης (ACC) 38 3.2.1 Παραγωγή ινών ενεργού άνθρακα βισκόζης 39 3.2.2 Ανθρακοποίηση και μηχανισμός ενεργοποίησης 39 3.2.3 Επιφανειακή μορφολογία και γεωμετρία 40 3.2.4 Δομικά χαρακτηριστικά 40 3.2.5 Χημική σύνθεση της επιφάνειας 42 3.3 Φίλτρα με υάλινες ίνες 43 Βιβλιογραφία 3ου Κεφαλαίου 45 Κεφάλαιο 4: Τεχνικές χαρακτηρισμού 46 4.1 Τεχνικές μικροσκοπίας 46 4.2 Ηλεκτρονική Μικροσκοπία σάρωσης (SEM) 46 4.2.1 Λειτουργία SEM 47 4.3 Ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (TEM) 53 4.4 Φασματοσκοπία ενεργειακής διασποράς ακτινών Χ (EDS) 58 4.5 Σωματιδιακός μετρητής ελέγχου κινητικότητας (Scanning Mobility Particle Sizer - SMPS) 60 Βιβλιογραφία 4ου Κεφαλαίου 62 Πειραματικό μέρος 64 Κεφάλαιο 5: Προετοιμασία πειράματος 65 5.1 Εισαγωγή 65 5.2 Πειραματική διάταξη 65 5.3 Παράμετροι του πειράματος 69 5.4 Διαδικασία μετρήσεων 69 5.5 Όργανα μετρήσεων 70 Βιβλιογραφία 5ου Κεφαλαίου 74 Κεφάλαιο 6: Αποτελέσματα 75 6.1 Εισαγωγή 75 6.2 Μελέτη των παραμέτρων 75 6.2.1 Εξάρτηση της συχνότητας από την απόσταση των ηλεκτροδίων 76 6.2.2 Εξάρτηση της συγκέντρωσης νανοσωματιδίων από την απόσταση των ηλεκτροδίων 77 6.2.3 Εξάρτηση της συγκέντρωσης νανοσωματιδίων από τη ροή με σταθερή απόσταση ηλεκτροδίων 82 6.2.4 Εξάρτηση του πλήθους νανοσωματιδίων από την τάση εισόδου με σταθερή ροή και απόσταση 86 6.2.5 Μέτρηση μάζας ηλεκτροδίων 88 6.3 Χαρακτηρισμός νανοσωματιδίων χρυσού (ηλεκτρονική μικροσκοπία) 89 6.3.1 Εναποθέσεις σε επιφάνειες μικροσκοπίας διέλευσης 90 6.3.2 Εναποθέσεις σε φίλτρα με ίνες πυριτίου (borosilicate filters) 92 6.3.3 Εναποθέσεις σε επιφάνεια ενεργού άνθρακα βισκόζης 102 6.4 Προτάσεις για μελλοντική εργασία 104 6.5 Συμπεράσματα 109 Βιβλιογραφία 6ου Κεφαλαίου 111	el
heal.advisorName	Τσουκαλάς, Δημήτρης
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτρης
heal.committeeMemberName	Γιαννακόλπουλος, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Λασιθιωτάκης, Μιχάλης
heal.academicPublisher	Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής.	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	114
heal.fullTextAvailability	false