Aυτό-ίαση με μικροκάψουλες
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Κοσαρκλή, Μαρία
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
παραμετρική μελέτη συναρτήσει των διαστάσεων
a parametric study regarding capsule size
a parametric study regarding capsule size
Περιγραφή
Τα τελευταία χρόνια, τα σύνθετα υλικά έχουν ολοένα και περισσότερες εφαρμογές σε βιομηχανική κι όχι μόνο κλίμακα. Πρόκειται για υλικά με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε σχέση με το βάρος τους, αλλά και ικανοποιητική αντίσταση στη διάβρωση. Για την επέκταση της διάρκειας ζωής τους μετά από μια βλάβη αλλά και κατ’ επέκταση την ενίσχυση της αντοχής σε μερικές περιπτώσεις, η επιστημονική κοινότητα επικεντρώθηκε σε μεθόδους επούλωσης των υλικών αυτών.Μια από αυτές τις τεχνικές είναι και τα αυτο-ιάσιμα υλικά (self-healingmaterials).
Εμπνευσμένα από τους βιολογικούς οργανισμούς, τα αυτο-ιάσιμα υλικά έχουν το χαρακτηριστικό της, σχεδόν, αυτόματης επούλωσης, όταν υποστούν κάποια βλάβη π.χ. ρωγμή. Συγκεκριμένα για τααυτο-ιάσιμα υλικά πολυμερικής μήτρας υπάρχουν 3 μέθοδοι κατασκευής:
1. Ενσωμάτωση μικρο-καψουλών στο υλικό (Capsule-based)
2. Πολυμερή με εγγενείς ιδιότητες αυτο-ίασης (Intrinsic)
3. Κατασκευή δικτύων μέσα στο υλικό (Vascular)
Η παρούσα εργασία επικεντρώθηκε στον πρώτο τρόπο κατασκευής αυτο-ιάσιμων υλικών.
Πιο συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν μικρο-κάψουλες με την μέθοδο του insitu(απ’ ευθείας) πολυμερισμούγαλακτώματος σε 5 διαφορετικές κλίμακες διαμέτρου. Στόχος ήταν η εκτίμηση της επίδρασης της διαμέτρου στο ποσοστό ικανότητας αυτο-ίασης. Για την μέτρηση και κατανομή μεγέθους της κάθε κατηγορίας για την εύρεση της μέσης διαμέτρου εφαρμόστηκε απεικόνιση τους μέσω Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (ScanningElectronMicroscopy, SEM).
Συμπληρωματικά, για τον έλεγχο της θερμικής σταθερότητας των καψουλών αλλά και την επιβεβαίωση της ενθυλάκωσης της ρητίνης και του διαλύτη πραγματοποιήθηκαν θερμικές αναλύσεις, με τη μέθοδο Θερμοβαρυμετρικής Ανάλυσης (ThermogravimeterAnalysis, TGA)και τη μέθοδο της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (Differential Scanning Calorimetry, DSC) αντίστοιχα.Ακόμη, μέσω της φασματοσκοπίας Raman, έγινε και ταυτοποίηση της δομής των μικρο-καψουλών. Έπειτα κατασκευάστηκαν δοκίμιακαταπόνησης διπλής γεωμετρίας (TaperedDoubleCantileverBeam, TDCB) καθώς και δοκίμια ινοπλισμένων σύνθετων υλικών με ίνες γυαλιού,για την εύρεση του ποσοστού ικανότητας αυτο-ίασης κάθε κατηγορίαςμικρο-καψουλών και κατά πόσο αυτό επηρεάζεται από τη διάμετρο τους. Επίσης κατασκευάστηκαν δοκίμια ίδιου τύπου χωρίς την εισαγωγή του συστήματος αυτο-ίασης για την εύρεση του ποσοστού υποβάθμισης ή αναβάθμισης (knockdowneffect)του δοκιμίου μετά την εισαγωγή του συστήματος.
Τέλος, παρουσιάζονται όλα τα αποτελέσματα, διαγράμματα και φωτογραφίες από όλη την πειραματική διαδικασία, καθώς και τα συμπεράσματα που προέκυψαν. Επιπλέον, γίνονται κάποιες προτάσεις για μελλοντική έρευνα στον τομέα αυτόν.
In recent years, composite materials have been growing in industrial and commercial scale applications. These materials stand out for their excellent mechanical properties in relation to their weight. To extend the life of the material after a damage, the scientific community has been focusing on methods of healing these materials. One of these techniques is self-healing materials. Inspired from biological organisms, self-healing materials have the characteristic of the almost automatic healing when they suffer some damage e.g. crack. Specifically, for self-healing polymeric matrix materials there are 3 manufacturing methods: 1. Embedding of microcapsules inside the matrix 2. Polymers with intrinsic self-healing properties 3. Construction of vascular networks within the material This thesis focuses on the first manufacturing method of self-healing materials.Precisely, microcapsules were prepared by the method of in situ (direct) emulsion polymerization in 5 different diameter ranges. The aim was to estimate the effect of the diameter on the rate of self-healing. Scanning Electron Microscopy (SEM) applied in order to measure the diameter and estimate the size distribution of each category. In addition, thermal analysis was performed by Thermogravimeter Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) methods to control the thermal stability of the capsules and to confirm the encapsulation of the resin and solvent respectively.Also, through Raman spectroscopy, their structure was identified. Tapered Double Cantilever Beam (TDCB)and fiber reinforced composites specimens were constructed in order to find the healing efficiency regarding of microcapsule diameter. Furthermore, reference specimens were produced, without the self-healing system, to find the knockdown effect after the incorporation of the self-healing system.
In recent years, composite materials have been growing in industrial and commercial scale applications. These materials stand out for their excellent mechanical properties in relation to their weight. To extend the life of the material after a damage, the scientific community has been focusing on methods of healing these materials. One of these techniques is self-healing materials. Inspired from biological organisms, self-healing materials have the characteristic of the almost automatic healing when they suffer some damage e.g. crack. Specifically, for self-healing polymeric matrix materials there are 3 manufacturing methods: 1. Embedding of microcapsules inside the matrix 2. Polymers with intrinsic self-healing properties 3. Construction of vascular networks within the material This thesis focuses on the first manufacturing method of self-healing materials.Precisely, microcapsules were prepared by the method of in situ (direct) emulsion polymerization in 5 different diameter ranges. The aim was to estimate the effect of the diameter on the rate of self-healing. Scanning Electron Microscopy (SEM) applied in order to measure the diameter and estimate the size distribution of each category. In addition, thermal analysis was performed by Thermogravimeter Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) methods to control the thermal stability of the capsules and to confirm the encapsulation of the resin and solvent respectively.Also, through Raman spectroscopy, their structure was identified. Tapered Double Cantilever Beam (TDCB)and fiber reinforced composites specimens were constructed in order to find the healing efficiency regarding of microcapsule diameter. Furthermore, reference specimens were produced, without the self-healing system, to find the knockdown effect after the incorporation of the self-healing system.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Σύνθετα υλικά
Θεματική κατηγορία
Σύνθετα υλικά
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Όνομα επιβλέποντος
Παϊπέτης, Αλκιβιάδης
Εξεταστική επιτροπή
Παϊπέτης, Αλκιβιάδης
Μπάρκουλα, Νεκταρία-Μαριάνθη
Γεργίδης, Λεωνίδας
Μπάρκουλα, Νεκταρία-Μαριάνθη
Γεργίδης, Λεωνίδας
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία : σ. 105-117
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
117 σ.