Hybrid composites consisting of a thermosetting matrix, nano-particles and macro-fibres

Abstract

Η χρήση των σύνθετων υλικών σε πολλούς κλάδους της βιομηχανίας, πρωτίστως αυτούς της αεροναυπηγικής και αεροδιαστημικής, έχει ενισχύσει και εξελίξει το ρόλο αυτού του είδους υλικών στην καθημερινότητα των ανθρώπων. Η χαμηλή αντοχή των σύνθετων πολύστρωτων υλικών σε θλιπτικές φορτίσεις , παράλληλα στην κατεύθυνση των ινών, μας οδηγεί, στην εύρεση μεθόδων ενίσχυσης της πολυμερικής μήτρας με νανοσωματίδια. Ο στόχος είναι η ενίσχυση του μέτρου ελαστικότητας της μήτρας, ώστε να εμποδίζει τον λυγισμό των ινών και να αυξήσει με αυτόν τον τρόπο την αντοχή του συνθέτου σε θλίψη. Οι μηχανικές ιδιότητες της μήτρας ενισχύονται από τα νανοσωματίδια. Μια μέθοδος ανάμειξης των νανοσωματιδίων στο πολυμερές και ταυτόχρονα προετοιμασίας της μήτρας, είναι η χρήση ενός κολλοειδούς αιωρήματος. Τα κατάλληλα προετοιμασμένα σωματίδια διασπείρονται στο εσωτερικό ενός αιωρήματος, του διαλύτη. Στη συνέχεια, υπό συνεχή ανάδευση, η ρητίνη προστίθεται στο αιώρημα, ο διαλύτης εξατμίζεται και οι πολυμερικές αλυσίδες μπορούν να διεισδύσουν μεταξύ των νανοσωματιδίων. Η παρούσα εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη και χαρακτηρισμό των υβριδικών νάνο-μακρο σύνθετων υλικών αποτελούμενα από ένα θερμοσκλυρηνόμενο πολυμερές (π.χ. εποξειδική ρητίνη) ενισχυμένο από νανοσωματίδια (νανοσωλήνες άνθρακα, φύλλα γραφένιου και/ή μοντμοριλλονίτη) ως μήτρα και ίνες άνθρακα ή γυαλιού ως μακρο-ενίσχυση. Θα προσδιορίσουμε την αναλογία τάσης-παραμόρφωσης του συνθέτου, την αντοχή του σε θραύση, την εφελκυστική και θλιπτική τάση του καθώς και τη συμπεριφορά του υπό κάμψη τριών σημείων.