Έλεγχος της επίδρασης νανοδομών γραφενίου στις μηχανικές ιδιότητες μήτρας πολυαιθυλενίου - Τριανταφύλλου, Παναγιώτης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών, 2016)
Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό τη μελέτη της επίδρασης νανοδομών γραφενίου (Graphene nanoplatelets - GNPs) στις μηχανικές ιδιότητες της μήτρας πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας (HDPE). Τα δοκίμια που μελετήθηκαν είχαν παρασκευαστεί με τη βοήθεια εκβολέα και κόπηκαν με χειροκίνητο διατμητικό κόφτη και δισκοτόμο Struers Discotom-2 συνδυασμένο με κοπτικό τροχό 40Α25. Εξετάστηκαν δοκίμια από πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (SABIC B5823) και νανοδομές γραφενίου (Alfa Aesar), καθώς και καθαρά δοκίμια πολυαιθυλενίου, χωρίς ενσωμάτωση GNPs. Η προσθήκη των GNPs έγινε σε περιεκτικότητες 1% w.t., 2% w.t. και 3% w.t. Στα παραχθέντα δοκίμια πραγματοποιήθηκαν μηχανικές δοκιμές εφελκυσμού και κάμψης τριών σημείων, λείανση με οπτικό μικροσκοπικό έλεγχο, καθώς και σκληρομέτρηση. Έγινε σύγκριση των ιδιοτήτων τους και κατ’ επέκταση μια εκτίμηση της επίδρασης νανοδομών γραφενίου στη μηχανική τους συμπεριφορά. Πραγματοποιήθηκε σκληρομέτρηση με σκοπό τη μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων του αρχικού και του πολυαιθυλενίου με προσθήκη GNPs. Μελετήθηκε η μέγιστη τάση τόσο σε δοκιμή εφελκυσμού όσο και σε κάμψη τριών σημείων. H σκληρομέτρηση έγινε σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο ASTM D2240 σε 1 δοκίμιο καθαρής μήτρας πολυαιθυλενίου και 3 δοκίμια περιεκτικότητας 1,2,3%W.t. GNPs. Παρατηρήθηκε ότι η προσθήκη GNPs στη μήτρα πολυαιθυλενίου, παρουσιάζει ανάλογη αύξηση στην σκληρότητα του υλικού. Όσον αφορά τις μηχανικές δοκιμές, για περιεκτικότητα 1% w.t. GNPs, στον εφελκυσμό η μέγιστη τάση ήταν στο ίδιο επίπεδο με της μήτρας πολυαιθυλενίου(χωρίς προσθήκη GNPs), σε αντίθεση με τις περιεκτικότητες %2 και 3%, όπου σημειώθηκε σημαντική πτώση στο πλατό πλαστικής παραμόρφωσης. Στην κάμψη το υλικό σημειώθηκε αύξηση της μέγιστης τάσης μέχρι προσθήκης 2%. Από το σύνολο των ελέγχων και των πειραματικών διαδικασιών που πραγματοποιήθηκαν στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας, προκύπτει το συμπέρασμα ότι η προσθήκη GNPs σε περιεκτικότητα 1% w.t. βελτιώνει τις επιδόσεις του HDPE, ενώ περαιτέρω αύξηση του ποσοστού αυτού φαίνεται να τις εξασθενεί.