شماره ركورد
34887
پديد آورنده
بهرام احمدي
عنوان
بررسي رفتار الكتريكي و مكانيكي نانوكامپوزيت لاستيك سيليكوني (RTV) حاوي نانولولههاي كربني و هيبريد آن با نانوذرات مكسن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پليمر
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1405/02/15
استاد راهنما
محمدرضا مقبلي
استاد مشاور
رضا قمرپور
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
در اين پژوهش، رفتار الكتريكي و مكانيكي نانوكامپوزيتهاي لاستيك سيليكوني پختشونده در دماي اتاق حاوي نانولولههاي كربني چندديواره و نانوصفحات مكسن از نوع Ti₃C₂Tₓ و همچنين هيبريد اين دو نانوماده مورد بررسي قرار گرفت. ابتدا مكسن با روشهاي اچ شيميايي مختلف سنتز و از طريق تحليلهاي XRD، FESEM، FTIR، BET، و اندازهگيري رسانايي الكتريكي مشخصهيابي شد تا تأثير شرايط سنتز بر ساختار لايهاي، فاصله بينلايهاي، گروههاي عاملي سطحي و رسانايي الكتريكي آن ارزيابي شود. از لحاظ فاصله بينلايهاي و سطح ويژه نمونهMX/LiF/90 بهترين نمونه و داراي سطح ويژه m2/g 89/73 بود؛ اما از لحاظ رسانايي الكتريكي نمونه سنتز شده در شرايط ملايم يعني MX/LiF/38، داراي بالاترين رسانايي الكتريكي (S/cm 12235) بود كه بهعنوان نمونه بهينه براي ادامه كار در نظر گرفته شد. سپس نانوكامپوزيتها با درصدهاي مختلف نانولوله، مكسن و تركيب هيبريدي آنها از طريق اختلاط مكانيكي در بستر RTV تهيه شدند و خواص الكتريكي، مكانيكي، حرارتي، حسگري و تضعيف تداخل الكترومغناطيسي آنها موردمطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزايش درصد بهينه (%3 وزني) نانولولهها منجر به تشكيل شبكه رساناي شبهپيوسته و عبور از آستانه نفوذ الكترون شده و بهبود چشمگيري در خواص الكتريكي و حرارتي ايجاد كرد. بهعلاوه نمونه هيبريدي SR/CNT2.75/MX0.25 به دليل همافزايي بين ساختار يكبعدي CNT و ساختار دوبعدي مكسن، تعادل مناسبي بين رسانايي، استحكام مكانيكي، حساسيت پيزومقاومتي و عملكرد حفاظتي داشت. بهطوري كه اين نمونه توانست به رسانايي S/m 44/7 دست يابد كه نقش به سزايي در عملكرد حسگري و محافظتي داشت. ارزيابي رفتار حسگري اين نمونه در كرنشهاي پايين و بالا نشان داد كه تشكيل شبكههاي رساناي تركيبي، نقش كليدي در افزايش ضريب حساسيت و پايداري پاسخ الكتريكي دارد. بهطوري كه در بيشتر محدوده كرنش شيب منحني GF خطي بود. در آزمون محافظت EMI نيز اين نمونه توانست به متوسط كارايي كل 4/32 دسيبل در محدوده باند X دست يابد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/09
عنوان به انگليسي
Investigation of the Electrical and Mechanical Behavior of Silicone Rubber (RTV) Nanocomposite Containing Carbon Nanotubes and Its Hybrid with MXene Nanoparticles
تاريخ بهره برداري
5/5/2027 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
بهرام احمدي
چكيده به لاتين
In this study, the electrical and mechanical behavior of room-temperature-vulcanized (RTV) silicone rubber nanocomposites containing multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), Ti₃C₂Tₓ MXene nanosheets, and a hybrid combination of these two nanomaterials were investigated. First, MXene was synthesized via different chemical etching routes and characterized using XRD, FESEM, FTIR, BET analysis, and electrical conductivity measurements in order to evaluate the influence of synthesis conditions on its layered structure, interlayer spacing, surface functional groups, and electrical conductivity. In terms of interlayer spacing and specific surface area, the MX/LiF/90 sample exhibited the most favorable characteristics, with a specific surface area of 73.89 m²/g. However, regarding electrical conductivity, the sample synthesized under milder conditions (MX/LiF/38) demonstrated the highest electrical conductivity (12.235 S/cm) and was therefore selected as the optimal sample for subsequent investigations. Subsequently, nanocomposites containing various loadings of carbon nanotubes, MXene, and their hybrid combination were prepared through mechanical mixing within the RTV matrix. Their electrical, mechanical, thermal, sensing, and electromagnetic interference (EMI) shielding properties were systematically examined. The results indicated that increasing the nanotube content to the optimal concentration (3 wt%) led to the formation of a quasi-continuous conductive network and the transition across the electron percolation threshold, resulting in a significant enhancement in both electrical and thermal properties. Moreover, the hybrid sample SR/CNT2.75/MX0.25 exhibited a well-balanced performance in terms of conductivity, mechanical strength, piezoresistive sensitivity, and shielding efficiency due to the synergistic interaction between the one-dimensional structure of CNTs and the two-dimensional structure of MXene. This sample achieved an electrical conductivity of 7.44 S/m, which played a crucial role in its sensing and shielding performance. evaluation of its sensing behavior under both low and high strain levels revealed that the formation of hybrid conductive networks plays a key role in enhancing the gauge factor and stabilizing the electrical response. Notably, the slope of the GF curve remained linear over most of the strain range. In the EMI shielding test, this sample achieved an average total shielding effectiveness of 32.4 dB within the X-band frequency range.
كليدواژه هاي فارسي
مكسن , نانولوله كربني , لاستيك سيليكوني دما اتاق , حسگرهاي كرنشي , محافظت در برابر تداخل الكترومغناطيس
كليدواژه هاي لاتين
MXene , Carbon Nanotube , Room-Temperature-Vulcanizing Silicone Rubber , Strain Sensors , Electromagnetic Interference Shielding
Author
Bahram Ahmadi
SuperVisor
Dr. Mohammad reza Moghbeli