Μελέτη διασποράς γραφενίων σε υδατικά διαλύματα
Η ενσωμάτωση νανοσωματιδίων άνθρακα σε δομικά υλικά όπως σε αυτά με βάση το τσιμέντο είναι ένα καινοτόμο αντικείμενο έρευνας που διαδίδεται όλο και περισσότερο. Στα δομικά υλικά αυτά, τα νανοσωματίδια άνθρακα δύνανται να ενσωματωθούν μέσω της διασποράς τους σε νερό, το οποίο αργότερα αναμιγνύεται με...
Αποθηκεύτηκε σε:
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | el_GR |
| Δημοσίευση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/11610/19685 |
| Ετικέτες: |
Προσθήκη ετικέτας
Δεν υπάρχουν, Καταχωρήστε ετικέτα πρώτοι!
|
| Περίληψη: | Η ενσωμάτωση νανοσωματιδίων άνθρακα σε δομικά υλικά όπως σε αυτά με βάση το τσιμέντο είναι ένα καινοτόμο αντικείμενο έρευνας που διαδίδεται όλο και περισσότερο. Στα δομικά υλικά αυτά, τα νανοσωματίδια άνθρακα δύνανται να ενσωματωθούν μέσω της διασποράς τους σε νερό, το οποίο αργότερα αναμιγνύεται με τη μήτρα των δομικών υλικών.
Αν η διασπορά των νανοσωματιδίων άνθρακα στη μήτρα είναι επιτυχής, το τελικό υλικό αποκτά ομογενώς νέες ιδιότητες, όπως για παράδειγμα καλύτερες ηλεκτρικές και πιεζοαγώγιμες ιδιότητες. Τότε το ίδιο το σύνθετο υλικό μπορεί να λειτουργήσει ως αισθητήριο για την παρακολούθηση της δομικής ακεραιότητας της κατασκευής.
Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η μελέτη διασποράς τροποποιημένων γραφενίων σε διάφορες συγκεντρώσεις στο νερό της μίξης. Οι τροποποιημένες νανοδομές είχαν παραχθεί στο Τμήμα Μηχανικής των Υλικών του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων. Η μελέτη των διασπορών έγινε με τη μέθοδο Φασματοσκοπίας Ηλεκτρικής Εμπέδησης, κατά την οποία διαφορετικές περιεκτικότητες και είδη νανοδομών άνθρακα υποβλήθηκαν σε συγκεκριμένα ποσά ενέργειας υπερήχων.
Στην παρούσα εργασία παρατίθεται αρχικά το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο για την παρασκευή νανοδομών άνθρακα, ενώ κρίθηκε αναγκαία η πραγματοποίηση μιας βιβλιογραφικής ανασκόπησης για το γραφένιο και την εφαρμογή της φασματοσκοπίας ηλεκτρικής εμπέδησης, ώστε το πειραματικό μέρος να βασίζεται σε ένα στέρεο θεωρητικό υπόβαθρο. Η βιβλιογραφία επί του θέματος δεν είναι εκτεταμένη λόγω της καινοτομίας της χρήσης της εν λόγω μεθόδου για την μελέτη διασπορών. Ειδικότερα, έχει εφαρμοστεί ελάχιστα η Φασματοσκοπία Ηλεκτρικής Εμπέδησης για τη μελέτη σταθερότητας συστημάτων. Στην εν λόγω εργασία θα αναλυθεί επίσης ο ορισμός, τα ιστορικά στοιχεία και η αρχή λειτουργίας της εμπέδησης.
Για το πειραματικό μέρος της εργασίας, δημιουργήθηκαν διασπορές με διαφορετικές περιεκτικότητες γραφενίων, ενώ αξιολογήθηκε και η επίδραση της ενέργειας υπερήχων. Για την υλοποίηση των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκε ο εργαστηριακός εξοπλισμός του Τμήματος Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης του Πανεπιστημίου Αιγαίου. Πιο συγκεκριμένα, ο πειραματικός εξοπλισμός αποτελούνταν από το Φασματογράφο Ηλεκτρικής Εμπέδησης, τη γεννήτρια υπερήχων και Η/Υ με το κατάλληλο λογισμικό.
Χρησιμοποιήθηκαν τρία διαφορετικά είδη τροποποιημένων γραφενίων. Τα τροποποιημένα γραφένια ήταν (α) οξείδιο του γραφενίου, (β) καρβοξυλιωμένο γραφένιο και (γ) ανηγμένο οξείδιο του γραφενίου. Μελετήθηκαν σε εύρη περιεκτικοτήτων μεταξύ 0.05 % και 0.25 % κ.β των στερεών, σε σταθερή ποσότητα νερού (100 ml). Υποβλήθηκε σταδιακά σε κάθε πειραματική σειρά ενέργεια υπερήχων της τάξης των 100 kJ. Έπειτα αναλύθηκαν τα πειραματικά αποτελέσματα των υλικών, με στόχο την εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη διασπορά των νανοδομών στο νερό της μίξης. Η ανάλυση αυτή έγινε με τη χρήση των διαγραμμάτων Bode και Nyquist.
Από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι η πιο επιτυχημένη διασπορά για το γραφένιο ήταν η 0.10 % κ.β. για ενέργεια υπερήχων μεταξύ 50 – 70 kJ, για το καρβοξυλιομένο γραφένιο η πιο επιτυχημένη περιεκτικότητα ήταν η 0.15 % κ.β. για ενέργεια υπερήχων μεταξύ 50 – 70 kJ, ενώ για το ανηγμένο οξείδιο του γραφενίου βρέθηκαν δυο αποδεκτές περιεκτικότητες, με την πρώτη να είναι 0.15 % κ.β. για ενέργεια υπερήχων μεταξύ 100 kJ και τη δεύτερη να είναι 0.25 % κ.β. για ενέργεια υπερήχων μεταξύ 15 - 30 kJ, που χαίρουν περαιτέρω διερεύνησης. |
|---|