Φασματοσκοπική μελέτη RAMAN σε νήματα πολυεθυλενίου, nylon και νανοσωλήνων άνθρακα

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ταυτοποίηση των ενεργών κατά Raman φωνονίων των νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος και πολλαπλών τοιχωμάτων, καθώς και του Πολυεθυλενίου Εξαιρετικά Υψηλού Μοριακού Βάρους. Επίσης, μελετάται η επίδραση της σκλήρυνσης μέσω προέντασης στα φάσματα Raman των υπό μελέτη δειγμάτων, αλλά και η σχέση της προέντασης των δειγμάτων και της σχετικής διεύθυνσης της πόλωσης του προσπίπτοντος laser. Αρχικά παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα φάσματα Raman δειγμάτων καθαρών νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος και πολυεθυλενίου εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους σε κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, μέσω των οποίων ταυτοποιούνται οι συμμετρίες των ενεργών κατά Raman φωνονίων τόσο των νανοσωλήνων άνθρακα όσο και του πολυεθυλενίου. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα φάσματα Raman νανοσύνθετων δειγμάτων πολυεθυλενίου και νανοσωλήνων. Η μετατόπιση των ζωνών Raman μετά την επιβολή του strain hardening οδηγεί στην εξαγωγή συμπερασμάτων για την επίδραση της μηχανικής παραμόρφωσης στη δομή των δειγμάτων αλλά και για την κατανομή του φορτίου στο πολυεθυλένιο και τους νανοσωλήνες άνθρακα. Τέλος, μελετάται η σχέση μεταξύ της μηχανικής παραμόρφωσης, της σχετικής έντασης των ζωνών G και της γωνίας ανάμεσα στην πόλωση του προσπίπτοντος laser και την διεύθυνση της παραμόρφωσης.

The object of this diploma thesis is the assignment of the Raman active phonons of carbon nanotubes, single- and multiwall and of Ultra High Molecular Weight Polyethylene. Also, we study the effect of strain hardening on the structure of nanocomposite samples of UHMWPE and SWCNT or UHMWPE and MWCNT, as well as the effect of shifting the angle between the incident laser and the strain direction on specific characteristics of the Raman spectra. Initially, Raman spectra of pure SWCNT’s and UHMWPE at ambient conditions of temperature and pressure are presented and commented upon. Through them, the symmetries the Raman active phonons of the samples are assigned. Afterwards, the Raman spectra of nanocomposite samples are presented and through the shifts of the Raman active modes conclusions are drawn on the effect of uniaxial strain on the samples’ structure as well as on the strain dispersion among the sample components. Finally, we study the correlation between the sample strain, the relative intensity of the G-bands and the angle between the incident laser and the direction of the strain.