دانلود پروژه:بررسی مقایسه ای خواص دی الکتریک کامپوزیت الاستومری اتیلن- پروپیلن (EPR) حاوی نانوذرات فلزی، سرامیکی یا ترکیب آنها

تعداد112 صفحه در فایل word

پايان‌نامه کارشناسي ارشد مهندسي پليمر

بررسی مقایسه ای خواص دی الکتریک کامپوزیت الاستومری اتیلن- پروپیلن (EPR) حاوی نانوذرات فلزی، سرامیکی یا ترکیب آنها

چکیده

با توجه به گسترش صنعت برق و الکترونیک، تقاضا برای مواد با ضریب دی­الکتریک بالا، فرایندپذیری آسان و دوام زیاد رو به گسترش است. یکی از رایج­ترین روش­ها برای دستیابی به این هدف استفاده از کامپوزیت های پلیمری است.استفاده از پرکننده­هایی مانند ذرات سرامیکی با ضریب دی­الکتریک بالا و یا ذرات فلزی/کربنی با رسانایی بالا در بستر پلیمری معمول است که هر یک نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند.

هدف از انجام این پژوهش بررسی تأثیر ذرات سرامیکی با ضریب دی­الکتریک بالا و ذرات فلزی با رسانایی بالا در بستر پلیمری ومقایسه تفاوت مکانیزم اثر این ذرات بر خواص دی الکتریک کامپوزیت­های حاصل است.همچنین کاهش میزان اتلاف بالای دی الکتریک در کامپوزیت های حاوی پرکننده رسانابا استفاده از ساختارهای هسته – پوسته ای مورد بررسی قرار می­گیرد. در این راستا، کامپوزیت­های پلیمری لاستیک اتیلن-پروپیلن با استفاده از پرکننده سرامیکی تیتانیا با دو اندازه ذره نانو و میکرو و پرکننده نانونقره در کسر حجمی­های متفاوت به روش محلولی ساخته شدند.  نانوذرات نقره به روش کاهش شیمیایی یون هاینقره تهیه شدند. به منظور بهبود سازگاری ذرات تیتانیا و نانونقره با ماتریس پلیمری سطح ذرات توسط عامل سیلانیاصلاح شد. با استفاده از روش­های طیف سنجی و میکروسکوپی مشخصات ذرات و نحوه پراکنش آنها در ماتریس پلیمری بررسی شد. اصلاح سطح سیلانی بر پراکنش ذرات تیتانیا مؤثر بود و پراکنش مناسبی حاصل شد در حالیکه نانوذرات نقره متجمع شدند و پراکنش مناسبی بدست نیامد.

نتایج اندازه­گیری خواص الکتریکی کامپوزیت­ها نشان داد که اندازه ذرات تیتانیا، به ویژه در کسرحجمی­های بالاتر، تأثیر بسزایی در رفتار الکتریکی کامپوزیت­ها دارد که مؤید وجود اثرات بین سطحی و لایه میانی کم تحرک بر این خواص است که منجر به افزایش خواص الکتریکی در کامپوزیت حاوی نانوذرات نسبت به میکروذرات می­شود. انحراف نتایج تجربی از مدل­ دو جزئی ماکسول-گارنت نیز حاکی از اهمیت لایه میانی است وبا استفاده از مدل سه­جزئی وو (Vo) برازش بهتری با داده­های تجربی حاصل شد.نتایج آزمون دینامیکی-مکانیکی با روبش دما نیز تفاوت در دینامیک زنجیره­های لاستیکی اطراف ذرات نانو و میکرو را نشان داد که گواهی بر تفاوت خواص الکتریکی حاصل از این ذرات و اثر لایه کم تحرک بر این خواص است.

در مقایسه کامپوزیت­های نانوتیتانیا و نانونقره مشاهده شد که مکانیزم افزایش ضریب دی­الکتریک در اولی بدلیل بالا بودنضریب دی­الکتریک ذاتی تیتانیا نسبت به پلیمر و انحراف خطوط میدان الکتریکی و در دومی بدلیل تفاوت زیاد در رسانایی دو فاز و قطبیدگی بین سطحی می­باشد.در کسر حجمی­های بکار رفته، کامپوزیت­های نانوتیتانیا از آستانه تداخل عبور نکردند در حالیکه کامپوزیتنانونقره در کسر حجمی 8% از آستانه تداخل گذشت و ضریب دی­الکتریک و اتلاف دی­الکتریک بالایی را ایجاد نمود.در شرایط برابر سطح تماس دو فاز، نانوذرات نقره بدلیل ایجاد قطبیدگی بالاتر نسبت به نانوذرات تیتانیا کارائی بیشتری در افزایش ضریب دی­الکتریک کامپوزیت از خود نشان داد.

به منظور کاهش رسانایی توده­ای و اتلاف دی­الکتریک در کامپوزیت­های نانوذرات نقره از ساختار هسته–پوسته ای با پوسته سیلیکاتی و یا نشاسته استفاده شد. نتایج نشان داد که این ساختار موجب کاهش 77 درصدی اتلاف دی­الکتریک و کاهش 55 درصدی ضریب دی­الکتریکمی­شود که به کارایی بیشتر کامپوزیت کمک خواهد کرد.

واژگان کلیدی:ضریب دی الکتریک، اتلاف دی الکتریک، قطبیدگی بین سطحی، اتیلن پروپیلن رابر، تیتانیا، نانونقره، ذرات هسته – پوسته ای