percolation threshold in carbon nanotube polymer composites n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Percolation Threshold in carbon nanotube polymer composites PowerPoint Presentation
Download Presentation
Percolation Threshold in carbon nanotube polymer composites

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 26

Percolation Threshold in carbon nanotube polymer composites - PowerPoint PPT Presentation


  • 144 Views
  • Uploaded on

Percolation Threshold in carbon nanotube polymer composites. Κυριάκος K ωνσταντίνος Σεμινάριο Φυσικής 8ο εξάμηνο Σχολή Ε.Μ.Φ.Ε. Υπεύθυνος Καθηγητής: Π. Πίσσης. Περιεχόμενα. Εισαγωγή στους νανοσωλήνες άνθρακα [ CNT ] Εισαγωγή στο φαινόμενο διάχυσης ( percolation)

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Percolation Threshold in carbon nanotube polymer composites' - gzifa


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
percolation threshold in carbon nanotube polymer composites

Percolation Threshold in carbon nanotubepolymer composites

Κυριάκος Kωνσταντίνος

Σεμινάριο Φυσικής

8ο εξάμηνο

Σχολή Ε.Μ.Φ.Ε.

Υπεύθυνος Καθηγητής: Π. Πίσσης

slide2

Περιεχόμενα

  • Εισαγωγή στους νανοσωλήνες άνθρακα [ CNT ]
  • Εισαγωγή στο φαινόμενο διάχυσης (percolation)
  • Περιγραφή επίδρασης των νανοσωλήνων στις μακροσκοπικές ιδιότητες των πολυμερών
  • Εφαρμογές Αποτελεσμάτων
slide3
Νανοσωλήνες Άνθρακα
  • CNT = carbon nanotubes
  • 2 είδη
    • MWNT = multiwalled nanotubes
    • SWNT = singlewalled nanotubes
slide4
Τρόποι παραγωγής
  • Η βασική ιδέα είναι απλή : «τυλίγουμε» ένα

φύλλο γραφενίου ώστε να σχηματιστεί ο

σωλήνας.

slide5
Τρόποι παραγωγής
  • Υπάρχουν διάφοροι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται σήμερα.
  • Πρώτος ο οποίος έφτιαξε , τυχαία, νανοσωλήνες ήτανε ο Iijima το 1991.
  • Ο Smalley το 1996 εισήγαγε νέα μέθοδο υψηλής αποδοτικότητας (laser ablation).
chemical vapor deposition
Μέθοδος που αναπτύχθηκε το 1996.

Η ανάπτυξη γίνεται πάνω σε υπόστρωμα ( πυρίτιο, γυαλί, αλουμίνιο).

Οι CNT προκύπτουν από την αποσύνθεση υδρογονανθράκων.

Πλέον χρησιμοποιούμενη μέθοδος λόγω πολλών πλεονεκτημάτων.

Chemical Vapor Deposition
slide8
Ιδιότητες CNT
  • Μηχανικές
    • Εξαιρετικά ανθεκτικοί (100 φορές περισσότερο από το ατσάλι).
    • Εξαιρετικά ευλύγιστοι (επανέρχονται σε κανονική θέση ακόμα και από καμπύλωση 120ο) .
slide9
Ιδιότητες CNT
  • Θερμικές
    • Μέχρι σήμερα θεωρούσαμε τον αδάμαντα ως τον καλύτερο αγωγό θερμότητας, οι CNT όμως έδειξαν διπλάσια θερμική αγωγιμότητα
    • Οφείλεται κυρίως στις διεγέρσεις των φωνονίων του πλέγματος
slide10
Ιδιότητες CNT
  • Ηλεκτρικές
    • Έχουν εξαιρετικά υψηλή αγωγιμότητα που οφείλεται στην σχεδόν μονοδιάστατη φύση τους.
    • Είναι τα υλικά που μπορούν να φέρουν την μεγαλύτερη πυκνότητα ρεύματος από οποιοδήποτε άλλο (109 A/cm2).
percolation threshold
PercolationThreshold
  • Κατώφλι Διαφυγής.
  • Εμφανίστηκε σαν στατιστικό πρόβλημα.
  • Αφορά το ποσοστό ενός συστήματος που πρέπει να επηρεαστεί ώστε να αλλάξουν οι ιδιότητες του.
  • Γενικότερα βοηθά στην προσέγγιση κρίσιμων τιμών λίγο πριν ή μετά από το «κατώφλι» ενός γεγονότος.
slide12
Παράδειγμα

Στις τρεις διαστάσεις ποιό είναι το ποσοστό?

  • Μία Διάσταση
  • Δύο Διαστάσεις

100%

50%

percolation threshold in carbon nanotube polymer composites1
Percolation Threshold in carbon nanotubepolymer composites
  • Στοχεύουμε στην συνεργασία των νανοσωλήνων με άλλα υλικά.
  • Τα πολυμερή αποτελούν ένα τύπο υλικού ευρέως χρησιμοποιούμενο.
  • Άρα μας απασχολεί το ποσοστό των νανοσωλήνων που πρέπει να εισάγουμε σε μία πολυμερική μήτρα ώστε να αποκομίσουμε τις επιθυμητές ιδιότητες.
slide16
Μία πρώτη ιδέα…
  • Ενδιαφερόμαστε επομένως να βρούμε την κρίσιμη περιεκτικότητα του σύνθετου υλικού σε CNT ώστε να είναι αγώγιμο.
slide17
Ανάλογα την μήτρα
  • Τα πειράματα έδειξαν ότι το κατώφλι αυτό είναι μεταβλητό ανάλογα με το υλικό που χρησιμοποιούμε σαν μήτρα.
    • Polyamide 6 : 1.7 vol%
    • Polypropylene : 2.2 wt%
    • Polyimide : 1.1 wt%
    • Epoxy matrices : 0.0025 wt% ( για 2 wt% εμφανίζουν αγωγιμότητα 2 S/m)
percolation threshold in carbon nanotube polymer composites2
Percolation Threshold in carbon nanotubepolymer composites
  • Οι πειραματικές διαδικασίες έδειξαν επομένως ότι μόλις ένα πολύ μικρό ποσοστό CNT αρκεί ώστε το πολυμερές να εμφανίσει ηλεκτρική αγωγιμότητα.
slide19
Μετά το κατώφλι
  • Μετά το κατώφλι αγωγιμότητας υπάρχει αύξηση της αγωγιμότητας αλλά με χαμηλότερο ρυθμό (percolation threshold = 1.7 vol%).
slide20
Διαφορετική Περιεκτικότητα
  • Πιο συγκεκριμένα , αυξάνοντας την συγκέντρωση των CNT μέσα στο πολυμερές και μελετώντας τα αποτελέσματα παρατηρούμε :
percolation threshold in carbon nanotube polymer composites3
Percolation Threshold in carbon nanotubepolymer composites
  • Το φαινόμενο εξαρτάται εξίσου από το είδους του πολυμερούς που χρησιμοποιείται σαν μήτρα.
slide22
Άλλες επιπτώσεις
  • Πέρα από την ηλεκτρική αγωγιμότητα η πρόσθεση CNT σε πολυμερικές μήτρες έχει επίπτωση και στις μηχανικές ιδιότητες αυτών.
  • Αύξηση της αντοχής του υλικού (ένα ποσοστό 1 wt% σε πολυαιθυλένιο αρκεί για αύξηση αντοχής μέχρι και 150%).
  • Σε ίνες polyacrylonitrile που περιείχαν MWNT παρατηρήθηκε αύξηση της ενέργειας θραύσης έως και 80%.
slide23
Άλλες επιπτώσεις
  • Επίσης υπάρχει μεταβολή στις μεταβάσεις των διάφορων φάσεων του πολυμερούς (π.χ.αυξάνει την κρυσταλλικότητα του πολυμερούς).
slide24
Πρόκληση
  • Οι νανοσωλήνες άνθρακα , φέροντας την χημικό και ηλεκτρονιακό προφίλ του άνθρακα, δείχνουν σε μερικές περιπτώσεις να συνεργάζονται δύσκολα με τις πολυμερικές μήτρες.
  • Τα προβλήματα οφείλονται κυρίως στην ιδιαιτερότητα της επιφάνειας αλληλεπίδρασης (interface)

Πως θα μπορέσουμε να βελτιώσουμε την συνεργασία μήτρας και νανοσωλήνων μειώνοντας τα προβλήματα???

slide25
Εφαρμογές
  • Κατασκευαστικό υλικό
  • Μονωτικές «ασπίδες» ηλεκτρισμού και θερμότητας
  • Πλαστικά με αγώγιμες ιδιότητες
  • Μικροανιχνευτές
slide26
Πηγές
  • The Physics Of Amorphous Solids

(Richard Zallen)

  • Carbon Nanotube Based Composites- A Review

(Rupesh Khare, Suryasarathi Bose)

  • Thermal and Electrical Characterization of Polypropylene/Carbon NanotubeNanocomposites
  • Thermal and electrical properties of Polyamide/Multi-WalledCarbon Nanotubes nanocomposites

(E. Logakis, Ch. Pandis, V. Peoglos, P. Pissis, A. Kanapitsas,J. Pionteck, P. Pötschke, M. Mičušík and M. Omastová)

  • www.nanohub.org/