A szénszál és szénnanocső önálló és együttes hatása a politejsav tulajdonságaira

Horváth Aurél BSc IV. évf.

e-mail: h.a.31217@gmail.com

Konzulensek:

Dr. Mészáros László, Polimertechnika Tanszék

e-mail: meszaros@pt.bme.hu

Petrény Roland, Polimertechnika Tanszék

e-mail: petrenyr@pt.bme.hu

Jelenkorunk legtöbbet vizsgált biopolimerje a politejsav (PLA), amely monomerje olyan megújuló források erjesztésével állítható elő, mint pl. kukorica, cellulóz és egyéb poliszacharid tartalmú alapanyagok [1]. Ahhoz hogy széles körben alkalmazhatóvá válhasson, képesnek kell lennünk a szilárdsági és kémiai tulajdonságainak módosítására az alkalmazási terület szükségleteinek megfelelően [2]. Erre megoldást jelent a PLA mátrixú, erősítőanyaggal ellátott polimer kompozitok előállítása.

Az utóbbi két évtizedben számos kutatás zajlott a nanotechnológia, azon belül a szén nanocső (CNT) ipari alkalmazhatóságának megismerése érdekében, így a már korábban alkalmazott mikroméretű szénszál (CF) mellett mostanra nanoméretű erősítőanyagról is beszélhetünk. A szén nanocső nagy rugalmassági modulasa, kis sűrűsége, jó vezetőképessége, hővel és vegyi hatásokkal szembeni ellenállása révén az abszolút csúcstechnológiás alkalmazásokra is alkalmas. [2,3].

Lehetőségünk van a PLA mátrixot egyidejűleg makroméretű szénszállal és nanoméretű szén nanocsővel is erősíteni, hibrid kompozitot létrehozva. A két erősítőanyag együttes használatával ötvözni tudjuk a szénszálak nagy hosszirányú szilárdságát és a nanocsövek együttes nagy felületéből adódó kiváló adhéziót az erősítőanyag és a polimer mátrix között, ráadásul a szénszálak jelenléte segíti a nanocsövek eloszlatását, minek köszönthetően azok erősítő hatása növekszik [4]. Annak érdekében, hogy a számunkra legkedvezőbb tulajdonságú kompozitot hozhassuk létre, vizsgálnunk szükséges az erősítőanyagok önálló és együttes hatását a mechanikai tulajdonságokra. TDK munkám keretein belül szén nanocsővel erősített kompozit, illetve szénszállal és szén nanocsővel erősített hibridkompozitok dinamikus mechanikai, differenciális pásztázó kaloriméteres, és húzóvizsgálatát végeztem el.

A mérési eredmények jól tükrözik azon jelenséget, hogy az egyes erősítőanyagok ugyan önmagukban is szilárdságnövelő hatásúak, együttes alkalmazásuk révén azonban egyenletesebbé válik az önmagában nagy mértékű aggregálódásra hajlamos nanocsövek eloszlása, ezzel tovább javítva a szilárdsági tulajdonságokat, így növelve a kompozit rugalmassági modulusát.

Irodalom:

1. Moataz A. Elsawy, Ki-Hyun Kim, Jae-Woo Park, Akash Deep: Hydrolytic degradation of polylactic acid (PLA) and its composites. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 79, 1346-1352 (2017)

2. Marius Murariu, Philippe Dubois: PLA composites: From production to properties. Advanced Drug Delivery Reviews, 107, 17-46 (2016)

3. Cécile A.C. Chazot, A. John Hart: Understanding and control of interactions between carbon nanotubes and polymers for manufacturing of high-performance composite materials. Composites Science and Technology, 183 (2019)

4. Muhammad Razlan Zakaria, Hazizan Md, Akila Muhammad Helmi Abdul Kudus, Faheem Ullah, Fatima Javed, Norlin Nosbi: Hybrid carbon fiber-carbon nanotubes reinforced polymer composites: A review. Composites Part B: Engineering, 176 (2019)

szerző

Horváth Aurél
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

Dr. Mészáros László
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
Dr. Petrény Roland
adjunktus, Polimertechnika Tanszék

helyezés

Jutalom