The effect of graphene nanoplatelets addition on the mechanical performance of epoxy resin.
Τα τελευταία χρόνια γίνεται έντονα λόγος για ένα πολλά υποσχόμενο νανο-υλικό το γραφένιο (graphene), από την έλευση του οποίου το 2004 η επιστημονική κοινότητα έδειξε μεγάλο ενδιαφέρον. Παρατηρείται λοιπόν εκθετική αύξηση στα υλικά με βάση το γραφένιο καθώς επίσης και στον αριθμό των εκδόσεων τους....
Αποθηκεύτηκε σε:
| Κύριοι συγγραφείς: | , |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | English |
| Δημοσίευση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/11610/17495 |
| Ετικέτες: |
Προσθήκη ετικέτας
Δεν υπάρχουν, Καταχωρήστε ετικέτα πρώτοι!
|
| Περίληψη: | Τα τελευταία χρόνια γίνεται έντονα λόγος για ένα πολλά υποσχόμενο νανο-υλικό το γραφένιο (graphene), από την έλευση του οποίου το 2004 η επιστημονική κοινότητα έδειξε μεγάλο ενδιαφέρον. Παρατηρείται λοιπόν εκθετική αύξηση στα υλικά με βάση το γραφένιο καθώς επίσης και στον αριθμό των εκδόσεων τους. Το γραφένιο λοιπόν, ‘μητέρα όλων των υλικών ενισχυμένα με γραφίτη’ όπως το αποκαλούν, είναι ένα δυο-διαστάσεων υλικό που αποτελείται από άτομα άνθρακα, διατεταγμένα σε δομή κυψέλης. Παρουσιάζει εξαιρετικό ειδικό μέτρο 1 Tpa, μηχανική δύναμη 130 Mpa, μέγιστη ηλεκτρική αγωγιμότητα πάνω από 6000 S/cm, θερμική 5000 W / mK και καλή χημική αντίσταση. Είναι επομένως εξαιρετικά ισχυρό για το πολύ χαμηλό βάρος του, και τη διεξαγωγη θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη αποτελεσματικότητα.Στην παρούσα εργασία ο τύπος γραφενίου που έχει επιλεγεί είναι τα graphene nanoplatelets (GNPs) ,στοίβες μεμονωμένων στρωμάτων γραφίτη. Είναι ένα πρόσφατα αναπτυγμένο υλικό με χαμηλό κόστος (διατίθεται σε χαμηλό κόστος των $ 5 / lb), τα οποία συχνά αυξάνει το μέτρο ελαστικότητας των σύνθετων υλικών. Επομένως παρασκευάστηκαν σύνθετα υλικά από εποξική ρυτίνη και το συγκεκριμένο τύπο γραφενίου και χαρακτηρίστηκαν με βάση την αντοχή και τη δυσθραυστότητα έτσι ώστε υψηλές μηχανικές ιδιότητες να επιτευχθούν. Επομένως, θα μελετηθεί η επίδραση των νανοστρωματιδίων γραφενίου στις μηχανικές ιδιότητες της ρυτίνης καθώς και η συσχέτιση τους με τη δυσθραυστότητα σε διαφορετικές συγκεντρώσεις γραφενίου (0, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 5% wt GNPs).Οι δοκιμές εφελκυσμού πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με την προδιαγραφή ASTM D638 προκειμένου να αξιολογηθούν οι ιδιότητες εφελκυσμού των υλικών (μέτρο ελαστικότητας, αντοχή, παραμόρφωση) και η δυσθραυστότητα των νανοσύνθετων αξιολογήθηκε σύμφωνα με το ASTM D5045. Όλες οι μηχανικές δοκιμές έγιναν σε θερμοκρασία δωματίου χρησιμοποιώντας μια MTS Insight ηλεκτρομηχανική μηχανή με μέγιστο στατικό φορτίο 10 kN. Ο ρυθμός μετατόπισης των αρπαγών της μηχανής εφελκυσμού ήταν σταθερός και ίσος με 0.016 χιλιοστά / λεπτό για τις δοκιμές εφελκυσμού και 0,001 χιλιοστά / λεπτό για τις δοκιμές δυσθραυστότητας.
Για την περίπτωση προσθήκης νανοστρωματιδίων τύπου C και χαμηλές συγκεντρώσεις (<1% κατά βάρος. GNPs) αυξήθηκε η αντοχή και μειώθηκε η ολκιμότητα (~ 32% και ~ 42% αντίστοιχα, λόγω της ενσωμάτωσης του 0.25% κ.β. GNPs). Αντιστρόφως, για υψηλότερες συγκεντρώσεις 1, 2, 3% κ.β. GNPs μειώθηκε η αντοχή και αυξήθηκε η ολκιμότητα. Για νανοσύνθετα με συγκεντρώσεις (> 5% κ.β. GNPs) υπήρξε μείωση για όλες τις μηχανικές ιδιότητες. Όσον αφορά τον τύπο γαφενίου Μ και τις χαμηλές συγκεντρώσεις (<1% κ.β. GNPs) η αντοχή αυξήθηκε αλλά η ολκιμότητα μειώθηκε (~ 16% και ~ 56% αντίστοιχα με τo 0.25% κ.β.GNPs ) .Με την ενσωμάτωση υψηλότερων συγκεντρώσεων (> 1% κ.β. GNPs), όσο αυξανόταν η συγκέντρωση γραφενίου τόσο μειώνονταν όλες οι μηχανικές ιδιότητες. Από την ανάλυση της δυσθραυστότητας προέκυψε ότι ο κρίσιμος συντελεστής έντασης τάσεων Kcr μειώνεται με την αύξηση των μεγάλων (> 1% κατά βάρος) συγκέντρωσεων GNPs και για τους δυο τύπους γραφενίου C και M (~ 69% και ~ 84% αντίστοιχα με 5% κατά βάρος ενσωμάτωση GNPs) ενώ με τις μικρές συγκεντρώσεις GNPs (< 1% κ.β.) η βιβλιογραφία έδειξε ότι μια μικρή αύξηση Kcr θα πρέπει να αναμένεται. |
|---|