Μοριακή δυναμική και θερμική συμπεριφορά βιοαποικοδομήσιμων πολυμερικών συστημάτων

Μουχλιανίτη, Κωνσταντίνα; Mouchlianiti, Konstantina

dc.contributor.author	Μουχλιανίτη, Κωνσταντίνα	el
dc.contributor.author	Mouchlianiti, Konstantina	en
dc.date.accessioned	2024-12-04T08:21:48Z
dc.date.available	2024-12-04T08:21:48Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60507
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28203
dc.rights	Default License
dc.subject	Νανοσύνθετα πολυμερικής μήτρας	el
dc.subject	Βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή	el
dc.subject	Υαλώδης μετάβαση	el
dc.subject	Θερμοδυναμικές μεταβάσεις	el
dc.subject	Μοριακή δυναμική	el
dc.subject	Polymer nanocomposites	en
dc.subject	Biodegradable polymers	en
dc.subject	Glass transition	en
dc.subject	Thermodynamic transitions	en
dc.subject	Molecular dynamics	en
dc.title	Μοριακή δυναμική και θερμική συμπεριφορά βιοαποικοδομήσιμων πολυμερικών συστημάτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη Υλικών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-07-04
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια τα βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή έχουν προσελκύσει έντονα το ενδιαφέρον της ερευνητικής κοινότητας, καθώς, εκτός του φιλικού προς το περιβάλλον χαρακτήρα τους, παρουσιάζουν πολύ καλές ιδιότητες παρόμοιες, μάλιστα, με εκείνες των παραδοσιακών, μη βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών, που συνθέτουν τα πλαστικά. Έτσι, τα βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά πολυμερή, που συνθέτουν τα πλαστικά, σε πολυάριθμες εφαρμογές συνεισφέροντας στην αντιμετώπιση του παγκόσμιου περιβαλλοντικού ζητήματος της πλαστικής ρύπανσης. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν συνολικά πέντε δείγματα: ο βιοαποικοδομήσιμος ημικρυσταλλικός πολυ(ηλεκτρικός βουτυλεστέρας) (PBSu) και μια σειρά νανοσύνθετων πολυμερικής μήτρας PBSu ενισχυμένα με 1% νανοέγκλεισμα πυριτίας (SiO2), φυλλόμορφων πηλών μοντμοριλλονίτη (MMT), οξειδίου του γραφενίου (GO) και νανοσωλήνων άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων (CNTs), αντίστοιχα, που συντέθηκαν με τη μέθοδο ανάμειξης με διαλύτη. Η μελέτη επικεντρώνεται στην επίδραση – είτε άμεση είτε έμμεση – των νανοσωματιδίων στις ιδιότητες του PBSu και για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε μια πληθώρα πειραματικών τεχνικών. Πιο συγκεκριμένα, η μελέτη των θερμοδυναμικών μεταβάσεων (κρυστάλλωση, τήξη) και της υαλώδους μετάπτωσης έγινε μέσω διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC), η θερμική διαχυτότητα και η θερμική αγωγιμότητα μελετήθηκαν με την τεχνική light flash analysis (LFA), η θερμοχωρητικότητα των δειγμάτων υπολογίστηκε με ακρίβεια μέσω της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης με διαμόρφωση θερμοκρασίας (TMDSC) και, τέλος, η διηλεκτρική φασματοσκοπία εναλλασσόμενου πεδίου (DRS) χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (σε θερμοκρασία δωματίου) και της μοριακής δυναμικής. Η μόνη άμεση επίδραση των νανοεγκλεισμάτων ήταν στη θερμοκρασία κρυστάλλωσης του πολυμερούς, η οποία αυξάνει με την προσθήκη εγκλείσματος – τα εγκλείσματα δρουν ως πυρήνες έναρξης της κρυστάλλωσης – με συστηματικό τρόπο σύμφωνα με τη σειρά αύξησης του λόγου διαστάσεων (aspect ratio) των νανοεγκλεισμάτων. Ωστόσο, ο βαθμός κρυσταλλικότητας δεν παρουσιάζει σημαντική ούτε συστηματική μεταβολή και γι’ αυτό εικάζουμε, ότι ευθύνεται η μεταβαλλόμενη ημικρυσταλλική μορφολογία (μέγεθος, πλήθος, διασπορά των κρυστάλλων) των δειγμάτων. Αναφορικά με τα φαινόμενα της υαλώδους μετάβασης και της τήξης δεν παρατηρήθηκαν αξιοσημείωτες διαφοροποιήσεις μεταξύ των δειγμάτων, συνεπώς η επίδραση των νανοεγκλεισμάτων ήταν έμμεση, κυρίως επειδή δεν καταφέραμε να διατηρήσουμε πλήρως άμορφο κάποιο από τα δείγματα κατά την ψύξη με τις συμβατικές μεθόδους. Εξίσου έμμεση ήταν η επίδραση των νανοσωματιδίων στη θερμική διαχυτότητα και στη θερμική αγωγιμότητα, που φάνηκε να επηρεάζονται άμεσα από την ημικρυσταλλική μορφολογία. Ως προς τις διηλεκτρικές ιδιότητες το PBSu/CNTs 1% εμφάνισε ηλεκτρική αγωγιμότητα σε θερμοκρασία δωματίου παρά τη χαμηλή συγκέντρωση των νανοσωλήνων, ενώ τα υπόλοιπα δείγματα ήταν μονωτές. Τέλος, από τη μελέτη της μοριακής δυναμικής των μονωτικών δειγμάτων συμπεράναμε, ότι η επίδραση των εγκλεισμάτων ήταν επίσης έμμεση, ενώ καθοριστικός παράγοντας για τα αποτελέσματα ήταν και πάλι ημικρυσταλλική μορφολογία. Εν κατακλείδι, οι ιδιότητες των παραπάνω νανοσύνθετων πολυμερικής μήτρας PBSu παρουσιάζουν ενδιαφέρον και αξίζει να σημειωθεί πως μπορούν να τροποποιηθούν με σχετικά ήπιες μεθόδους επεξεργασίας, προκειμένου να αποκτήσουν τις επιθυμητές ιδιότητες ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζονται.	el
heal.advisorName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Κοντού - Δρούγκα, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Γεωργακίλας, Αλέξανδρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	108 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false