Ανάπτυξη νανο-σύνθετων κεραμικών με βάση την αλούμινα και το νικέλιο

Ακουμιανάκης, Μίνως Αλέξανδρος; Akoumianakis, Minos Alexandros

dc.contributor.author	Ακουμιανάκης, Μίνως Αλέξανδρος	el
dc.contributor.author	Akoumianakis, Minos Alexandros	en
dc.date.accessioned	2022-04-05T09:23:22Z
dc.date.available	2022-04-05T09:23:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55025
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22723
dc.rights	Default License
dc.subject	Νανο-υλικά	el
dc.subject	Κεραμικά	el
dc.subject	Σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Αλούμινα	el
dc.subject	Νανοτεχνολογία	el
dc.subject	Nanocomposite materials	en
dc.subject	Ceramics	en
dc.subject	Alumina	en
dc.subject	Nanotechnology	en
dc.title	Ανάπτυξη νανο-σύνθετων κεραμικών με βάση την αλούμινα και το νικέλιο	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Κεραμικά	el
heal.classification	Νανο-υλικά	el
heal.classification	Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-22
heal.abstract	Από αρχαιοτάτων χρόνων η χρήση κεραμικών υλικών είναι ευρέως γνωστή στον άνθρωπο και αποτελεί μέρος της καθημερινότητάς του. Στην κατασκευή των κεραμικών εμπλέκονται δύο από τις πιο μεγάλες ανακαλύψεις στην ιστορία του ανθρώπινου είδους, η φωτιά (έψηση, πυροσυσσωμάτωση) και ο τροχός (αγγειοπλαστικός τροχός) και αυτό δείχνει πόσο συνδεδεμένα είναι με την εξέλιξη του ανθρώπινου πολιτισμού. Τα τελευταία χρόνια υπάρχει τεράστια εξέλιξη στον τομέα των υλικών και από αυτήν δεν θα μπορούσαν να λείπουν τα κεραμικά. Το βασικότερο μειονέκτημα για το οποίο τα κεραμικά υλικά δεν έχουν αναπτυχθεί, σε όλες τις δυνατές εφαρμογές, όσο τα μέταλλα ή τα πολυμερή, είναι η ευθραυστότητά τους. Η νανοτεχνολογία και συγκεκριμένα τα νανοδομημένα υλικά, έρχονται να δώσουν λύση στο πρόβλημα αυτό των κεραμικών υλικών αποκτώντας πολλές φορές εντελώς διαφορετικές τιμές ιδιοτήτων (μηχανικών, ηλεκτρικών, μαγνητικών, οπτικών, ηλεκτρονικών) από ό,τι τα υλικά όπου η δομή τους αναπτύσσεται κυρίως σε κλίμακα μικρομέτρων. Συγκεκριμένα, στην περίπτωση της αλούμινας (Al2O3), το φαινόμενο της έντονης ανάπτυξης των κόκκων κατά την πυροσυσσωμάτωση και πύκνωση του δοκιμίου, καθιστά εξαιρετικά δύσκολη τη διατήρηση της νανοδομής του τελικού κεραμικού υλικού. Στο μειονέκτημα αυτό των κεραμικών αλούμινας έρχεται να δώσει λύση η προσθήκη της δεύτερης φάσης στη μήτρα του υλικού με τη μορφή εγκλεισμάτων – μεταλλικών φάσεων. Η νανο- αλούμινα που προκύπτει, παρουσιάζει σημαντικά βελτιωμένες ιδιότητες μετά την πυροσυσσωμάτωση, όπως είναι η υψηλή αντοχή, η υψηλή σκληρότητα, το υψηλό μέτρο ελαστικότητας, η υψηλή χημική αντίσταση, η σταθερότητα και οι αντιδιαβρωτικές ιδιότητες σε ακραία χημικά περιβάλλοντα και θερμοκρασίες. Η παρούσα διπλωματική αφορά στην μελέτη των τεχνικών και των μεθόδων ανάπτυξης αυτών των νανο-σύνθετων κεραμικών υλικών αλούμινας-νικελίου (Al2O3 – Ni) καθώς και τον χαρακτηρισμό τους με την χρήση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης. Κύριος στόχος ήταν η ανάπτυξη ενός πυκνού και ομογενούς υλικού σε κλίμακα νανομέτρων, μετά την πυροσυσσωμάτωση. Για την επίτευξη του στόχου αυτού, πέρα από την ενίσχυση μέσω της προσθήκης μεταλλικών εγκλεισμάτων, πραγματοποιήθηκε και η εφαρμογή της σταθεροποίησης των αιωρημάτων των νανο-κόνεων που παρασκευάστηκαν. Πιο συγκεκριμένα, στα πρώτα τέσσερα κεφάλαια παρατίθενται πληροφορίες για τις εφαρμογές, τις ιδιότητες, καθώς και τα προβλήματα που προκύπτουν γύρω από την ανάπτυξη νανοϋλικών, κεραμικών υλικών και σύνθετων υλικών αλούμινας. Στο πέμπτο κεφάλαιο μελετάται η σύνθεση και σταθεροποίηση των κόνεων που απαιτούνται για την παρασκευή των υλικών αυτών και η μέθοδος διάλυσης-ζελατινοποίησης (sol-gel). Στο έκτο και έβδομο κεφάλαιο μελετώνται η μορφοποίηση και η έψηση-πυροσσυσωμάτωση τους αντίστοιχα και στο όγδοο ο χαρακτηρισμός τους με την χρήση ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης. Το πειραματικό μέρος της εργασίας αφορά στην εργαστηριακή ανάπτυξη δοκιμίων με την χρήση των μεθόδων αυτών. Αναφορικά, αποτελείται από την σύνθεση και σταθεροποίηση της κεραμικής κόνης, την μορφοποίηση των δοκιμίων και την έψηση τους.	el
heal.abstract	Since ancient times the use of ceramic materials has been widely known to man being part of his everyday life. Two of the greatest discoveries in the history of mankind, the fire (sintering) and the wheel (pottery wheel), are involved in the construction of ceramics and this shows how much they are connected with the evolution of human civilization. In recent years, there has been a huge development in the field of materials, and ceramic materials are definitely part of it. The main disadvantage for which ceramic materials have not been developed, in all possible applications, as much as metals or polymers, is their fragility. Nanotechnology, and in particular nanostructured materials, can solve this problem of ceramics, often acquiring completely different values of properties (mechanical, electrical, magnetic, optical, electronic) compared with the materials with structure developed mainly on the micro scale. Particularly in the case of alumina (Al2O3), the phenomenon of strong grain growth during sintering of the specimen, makes it extremely difficult to maintain the nanostructure in the final ceramic material. The addition of the second phase to the matrix of the material in the form of inclusions - metal phases, can solve this disadvantage of alumina ceramics. The resulting nano-alumina shows significantly improved post-sintering properties, such as strength, hardness, modulus of elasticity, chemical resistance, stability and corrosion properties in extreme chemical environments and temperatures. The present dissertation concerns the study of the techniques and methods of development of these nano-composite alumina-nickel ceramic materials (Al2O3 - Ni), as well as their characterization using scanning electron microscopy. The main goal was to develop a dense and homogeneous material on a nanometer scale, after sintering. To achieve this purpose, stabilization techniques were applied to the nano-powder, in addition to the reinforcement through the addition of metal inclusions. Specifically, the first four chapters provide information on the applications, properties, as well as the problems that arise around the development of nanomaterials, ceramic materials and alumina composites. In the fifth chapter, the composition and stabilization of the powders required for the preparation of these materials and the sol-gel method are studied. The sixth and seventh chapters concern the formation and sintering of these materials and the eighth chapter concerns their characterization using scanning electron microscopy.	en
heal.advisorName	Τσετσέκου, Αθηνά	el
heal.committeeMemberName	Χαλικιά, Ηλιάνα	el
heal.committeeMemberName	Μπέλτσιος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τσετσέκου, Αθηνά	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών. Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	81 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false