The Effect of Dispersion Quality of Carbon Nanotube Colloids on Physical Properties of Nanocomposites
Keinänen, Pasi (2020)
Keinänen, Pasi
Tampere University
2020
Teknisten tieteiden tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2020-10-30
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1726-3
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-1726-3
Tiivistelmä
Hiilinanoputket ovat nanokokoinen komposiittien täyteaine, jonka toimivuus on osoitettu useilla eri matriiseilla. Hiilinanoputkien erinomainen lämmön- ja sähkönjohtavuus sekä hyvät mekaaniset ominaisuudet tekevät siitä lähes optimaalisen materiaalin moneen tarkoitukseen. Täyteaineen käytössä on kuitenkin suuria haasteita, sillä valmistusprosessien johdosta nanoputket muodostavat suuria agglomeraatteja missä niiden välinen sidosenergia on suuri. Tästä syystä hiilinanoputkien dispergointiin käytettävät energiat ovat myös suuria, jotka taas voivat vahingoittaa itse nanoputkia jolloin menetetään niiden erityisiä ominaisuuksia.
Tämän opinnäytetyön tarkoitus on selvittää miten sonikaatioon perustuvaa dispersioprosessia voidaan valvoa ja optimoida siten, että itse prosessi vahingoittaisi nanoputkia mahdollisimman vähän ja tutkia miten dispersiolaatu vaikuttaa hiilinanoputkista valmistettujen nanokomposiittien ominaisuuksiin. Työssä esitellään myös keino miten joidenkin nanokomposiittien ominaisuuksia voidaan parantaa valmistusprosessin jälkeen. Tutkimuksessa havaittiin myös, että dispersiolaadun ei välttämättä tarvitse olla täydellinen jotta saavutettaisiin tiettyjä ominaisuuksia. Joissakin tapauksissa itse agglomeraattien sisäistä sidosenergiaa voidaan jopa käyttää hyödyksi. Toinen havainto oli, että vesipohjaisissa dispersioprosesseissa käytetyt surfaktantit heikentävät dispersioista valmistettujen komposiittien ominaisuuksia ja poistamalla surfaktantit jälkikäteen voidaan komposiittien ominaisuuksia merkittävästi parantaa.
Tämän opinnäytetyön tarkoitus on selvittää miten sonikaatioon perustuvaa dispersioprosessia voidaan valvoa ja optimoida siten, että itse prosessi vahingoittaisi nanoputkia mahdollisimman vähän ja tutkia miten dispersiolaatu vaikuttaa hiilinanoputkista valmistettujen nanokomposiittien ominaisuuksiin. Työssä esitellään myös keino miten joidenkin nanokomposiittien ominaisuuksia voidaan parantaa valmistusprosessin jälkeen. Tutkimuksessa havaittiin myös, että dispersiolaadun ei välttämättä tarvitse olla täydellinen jotta saavutettaisiin tiettyjä ominaisuuksia. Joissakin tapauksissa itse agglomeraattien sisäistä sidosenergiaa voidaan jopa käyttää hyödyksi. Toinen havainto oli, että vesipohjaisissa dispersioprosesseissa käytetyt surfaktantit heikentävät dispersioista valmistettujen komposiittien ominaisuuksia ja poistamalla surfaktantit jälkikäteen voidaan komposiittien ominaisuuksia merkittävästi parantaa.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4891]