Elektro-szálképzési eljárás optimálása poliarilnitril nanoszálak előállítására
A modern kompozit szerkezetek kialakításánál, a mechanikai tulajdonságok javítása régóta tudományos kihívást jelent. A megfelelő szilárdsági tulajdonságok elérésének érdekében számos szintetikus szálat fejlesztettek ki. A nagyteljesítményű polimer kompozitok erősítőanyagaként igen gyakran szénszálakat alkalmaznak. A szilárdsági tulajdonságok javulása azonban elérhető az erősítőszálak átmérőjének csökkentésével is, ami egészen a nanométeres tartományig kiterjeszthető.
Ilyen, ún. nanoszálak előállítására ma már számos lehetőség rendelkezésre áll, azonban ezek jellemzően kis termelékenységűek, éppen ezért ezeknek a szálaknak az alkalmazása kompozitokban nem elterjedt. A nanoszálak nagy fajlagos felületük révén jó adhéziót tudnak kialakítani a mátrixszal, igen hajlékonyak, előállíthatók számos polimer alapanyagból, ezért a kompozit ipari alkalmazásokban potenciálisan használhatók lennének. Ehhez azonban olyan új technológiákra van szükség, melyek a labor körülményeken túlmenően ipari méretekben is gazdaságosan kivitelezhetők.
Dolgozatomban azt kutatom, hogy hogyan lehet hatékonyan előállítani nano-szénszálak prekurzorát elektro-sztatikus szálképzéssel. A hagyományos szálgyártási eljárások helyett elektrosztatikus szálképzést alkalmazok. Ennek során az elektromosan feltöltött folyadék részecskék a hatalmas töltéssűrűség hatására elhagyják a szálképző fejet és a nagy elektromos térerősség hatására egy földelt lemezen kialakul egy szálpaplanszerű, nanoszálas struktúra. A későbbiekben ezekből a nanoszálakból szeretnénk szén nanoszálakat létrehozni megfelelő hőkezeléssel. Alapanyagként a hagyományos szénszálaknál is alkalmazott poliakrilnitrilt (PAN) használtam.
A TDK dolgozat célja, a nanoszálak előállításához felhasznált szálképző fej gyengeségeinek és hibáinak felmérése és értékelése és ezek alapján a szálképző fej továbbfejlesztése. A fejlesztés célja a hiányosságok javítása mellett a termelékenység növelése is. További célom volt megvizsgálni az előállított nanoszálas prekurzorok morfológiai tulajdonságait és ez alapján javaslatokat tenni az optimális előállítási paraméterekre és a termelékenység további növelésére.
szerző
-
Kovács Tamás István
gépészmérnöki
nappali alapszak
konzulensek
-
Dr. Mészáros László
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Molnár Kolos
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
