ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΣΕ ΝΑΝΟΣΥΝΘΕΤΑ ΠΟΛΥΔΙΜΕΘΥΛΟΣΙΛΟΞΑΝΙΟΥ/ΤΙΤΑΝΙΑΣ. της

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΣΕ ΝΑΝΟΣΥΝΘΕΤΑ ΠΟΛΥΔΙΜΕΘΥΛΟΣΙΛΟΞΑΝΙΟΥ/ΤΙΤΑΝΙΑΣ. της"

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΙΚΡΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΜΕΛΕΤΗ ΜΟΡΙΑΚΗΣ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΣΕ ΝΑΝΟΣΥΝΘΕΤΑ ΠΟΛΥΔΙΜΕΘΥΛΟΣΙΛΟΞΑΝΙΟΥ/ΤΙΤΑΝΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ της Άννας Παναγοπούλου Επιβλέπων: Πίσσης Πολύκαρπος, Καθηγητης ΕΜΠ Αθήνα, Οκτώβριος 2008

2 Περιεχόμενα ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ...i ΠΕΡΙΛΗΨΗ...iii ABSTRACT v Εισαγωγή.... vii 1 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Πολυμερή Κρυστάλλωση Πολυμερών Κινητική της κρυστάλλωσης πολυμερών Υαλώδης Μετάπτωση Νανοσύνθετα πολυμερή Σύνθετα υλικά Εγκλείσματα για νανοσύνθετα πολυμερή Τεχνική Λύματος Πηκτής (Sol-Gel) Ιδιότητες νανοσύνθετων πολυμερών ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC) Διάταξη DSC Διηλεκτρική Φασματοσκοπία εναλλασσομένου πεδίου (DRS) Διάταξη DRS Θερμορεύματα αποπόλωσης (TSDC) Διάταξη TSDC 19 3 METAΠΤΩΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΣΤΗ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ - ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Μεταπτώσεις πολυμερών στη διηλεκτρική φασματοσκοπία Μηχανισμός α διηλεκτρικής αποκατάστασης (Δυναμική υαλώδης μετάβαση) Δευτερεύοντες μηχανισμοί διηλεκτρικής αποκατάστασης Μηχανισμός αποκατάστασης Maxwell-Wagner-Sillars Μηχανισμοί διηλεκτρικής αποκατάστασης σε ημικρυσταλλικά πολυμερή...23

3 3.2 Μοριακή κινητικότητα σε νανοσύνθετα πολυμερή Μοριακή κινητικότητα και υαλώδης μετάβαση κοντα σε επιφάνεις Αιτίες τροποποίησης της μοριακής κινητικότητας σε νανοσύνθετα πολυμερή ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ- ΥΠΟ ΜΕΛΕΤΗ ΥΛΙΚΑ Πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο, PDMS Βιβλιογραφική επισκόπηση μετρήσεων διηλεκτρικής φασματοσκοπίας σε νανοσύνθετα πολυδιμεθυλοσιλοξανίου/πυριτίας Βιβλιογραφική επισκόπηση μετρήσεων διηλεκτρικής φασματοσκοπίας και σκέδασης νετρονίων στο PDMS Νανοσύνθετα πολυδιμεθυλοσιλοξανίου/τιτανίας ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ Αποτελέσματα DSC Αποτελέσματα TSDC ΑποτελέσματαDRS Συνδυασμός των μεθόδων - Διαγράμματα Arrhenius - Σύγκριση με προηγούμενες μελέτες.68 6 ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...73 Βιβλιογραφία

4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Καθηγητή φυσικής του ΕΜΠ Πολύκαρπο Πίσση για την καθοδήγησή του και το χρόνο που πρόθυμα μου διέθεσε. Ευχαριστώ ιδιαίτερα τις Άννα Σπανουδάκη και Σωτηρία Κρυπωτού για την πολύτιμη βοήθεια και συμπαράστασή τους. Τέλος, ευχαριστώ όλα τα μέλη της ομάδας του εργαστηρίου διηλεκτρικής φασματοσκοπίας του Tομέα Φυσικής του ΕΜΠ. i

5 ii

6 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετάται η δυναμική ενός διακλαδωμένου πολυμερικού δικτύου, και συγκεκριμένα του πολυδιμεθυλοσιλοξανίου (PDMS), το οποίο περιέχει σφαιρικά εγκλείσματα νανοσωματιδίων τιτανίας (ΤiO2), τα οποία παρασκευάστηκαν επί τόπου παρουσία της πολυμερικής μήτρας, με τη μέθοδο λύματος-πηκτής (Sol-Gel). Σκοπός της μελέτης ήταν η διερεύνηση του βαθμού στον οποίο τα νανοσωματίδια επηρεάζουν τη δυναμική του πολυμερούς, καθώς και των μηχανισμών μέσω των οποίων εκφράζεται αυτή η επιρροή. Οι μετρήσεις που έγιναν με αυτό το στόχο, αποτελούν συνέχεια προηγούμενων μετρήσεων σε μία σειρά νανοσύνθετων δοκιμίων PDMS με εγκλείσματα νανοσωματιδίων πυριτίας, οι οποίες έδειξαν ότι κοντά στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων σχηματίζεται ένα στρώμα εμβέλειας μερικών νανομέτρων, με τροποποιημένη κινητικότητα. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για τη διεξαγωγή των μετρήσεων, είναι η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC), η μέθοδος των θερμορευμάτων αποπόλωσης (TSDC), και η διηλεκτρική φασματοσκοπία εναλλασσομένου πεδίου (DRS). Με την τεχνική DSC μελετήθηκαν οι θερμικές ιδιότητες των δοκιμίων, και ιδιαιτέρως η εξάρτηση του βαθμού κρυσταλλικότητας των δοκιμίων από την περιεκτικότητα σε νανοεγκλείσματα ή από την εφαρμογή διαφορετικών θερμικών πρωτοκόλλων στις δυναμικές μετρήσεις. Οι μετρήσεις των μεθόδων διηλεκτρικής φασματοσκοπίας (TSDC, DRS) επέτρεψαν την παρακολούθηση της δυναμικής των δοκιμίων, και συγκεκριμένα τον διαχωρισμό του α μηχανισμού διηλεκτρικής αποκατάστασης, ο οποίος συνδέεται με την υαλώδη μετάβαση στις άμορφες περιοχές, από τον μηχανισμό αc o οποίος αποδίδεται στη δυναμική πολυμερικών αλυσίδων, η κινητικότητα των οποίων περιορίζεται λόγω της ανάπτυξης των κρυσταλλιτών. Επιπλέον, ανιχνεύθηκε ο μηχανισμός αint, ο οποίος αποδόθηκε σε ένα τροποποιημένο στρώμα πολυμερούς περιμετρικά των νανοσωματιδίων. iii

7 iv

8 ABSTRACT Τhe master thesis presented, focuses on the study of molecular dynamics of poly(dimethylsiloxane) (PDMS), a crosslinked semicrystalline polymer, with inclusions of titania nanoparticles. The nanoparticles were prepared in situ using the sol-gel method. The aim was to investigate the degree to which the dynamics of the polymer is affected by the nanoparticles, as well as the mechanism through which this take place. This study follows up on a previous study on PDMS/silica nanocomposites, which showed that near the surface of the nanoparticles an interfacial layer with modified dynamics is formed. Τhe experimental methods used for this purpose, include Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermally Stimulated Polarization Currents (TSDC), as well as Dielectric Relaxation Spectroscopy (DRS). DSC was used in order to obtain information on the thermal properties of the samples and importantly on the dependence of the degree of crystallinity on the nanoparticle content or the thermal protocol used for the dynamic measurements. Dielectric measurements (TSDC, DRS) allowed the separation of the α relaxation connected with the glass transition in the amorphous regions and the αc relaxation attributed to the dynamics of polymer chains in the crystalline regions. Furthermore, it allowed the detection of the αint relaxation, which was attributed to an interfacial polymer layer in the vicinity of the nanoparticles. v

9 vi

10 Εισαγωγή Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία περιλαμβάνει τη μελέτη ενός πλέγματος πολυμερούς, μέλους της οικογένειας των σιλοξανίων, του πολυδιμεθυλοσιλοξανίου (PDMS), καθώς και δύο σειρών νανοσύνθετων υλικών PDMS με σφαιρικά εγκλείσματα τιτανίας (PDMS/ΤiΟ2), οι οποίες διαφέρουν χρονολογικά ως προς την παρασκευή τους. Τα δοκίμια παρασκευάστηκαν στη Γαλλία στα πλαίσια ερευνητικής συνεργασίας με την ομάδα της Καθηγήτριας L.Bokobtza (Laboratoire de Physico- Chimie Structurale et Macromoleculaire ESRCI, Παρίσι). Η μέθοδος παρασκευής ήταν η επί τόπου ενσωμάτωση των νανοσωματιδίων στο πολυμερικό πλέγμα με τη μέθοδο λύματος-πηκτής (Sol-Gel). Η μελέτη εστιάζεται στην ανάλυση της μοριακής κινητικότητας των δοκιμίων και στον τρόπο με τον οποίο αυτή τροποποιείται από την παρουσία των νανοεγκλεισμάτων. Το πειραματικό κομμάτι της μεταπτυχιακής εργασίας πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας του Τομέα Φυσικής του ΕΜΠ, με επιβλέποντα τον Καθηγητή Φυσικής του ΕΜΠ Πολύκαρπο Πίσση. Το 1 o Κεφάλαιο της παρούσης μεταπτυχιακής εργασίας περιλαμβάνει γενικές πληροφορίες για τα πολυμερή και τις μεταπτώσεις θερμοδυναμικής φύσης που αυτά εμφανίζουν (κρυστάλλωση, υαλώδης μετάβαση). Επιπλέον, δίνονται πληροφορίες για τα σύνθετα και νανοσύνθετα πολυμερή, με έμφαση στους τύπους εγκλεισμάτων, και στις ιδιότητες που αυτά εμφανίζουν. Επίσης, γίνεται περιγραφή της μεθόδου Sol-Gel παρασκευής νανοσύνθετων πολυμερών με κεραμικά εγκλείσματα. Στο 2 o Κεφάλαιο δίνονται οι αρχές λειτουργίας των πειραματικών μεθόδων και η περιγραφή των διατάξεων που χρησιμοποιήθηκαν για την μελέτη των δοκιμίων της παρούσας εργασίας. Οι τεχνικές που αναπτύσσονται περιλαμβάνουν την διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC), την διηλεκτρική φασματοσκοπία εναλλασσομένου πεδίου (DRS) και τη μέθοδο θερμορευμάτων αποπόλωσης (ΤSDC). Εκτός από την αρχή των μεθόδων, δίνονται και στοιχεία για την ανάλυση των πειραματικών δεδομένων. Το πρώτο μέρος του 3 oυ Κεφαλαίου περιλαμβάνει περιγραφή των μηχανισμών διηλεκτρικής αποκατάστασης των πολυμερών στη διηλεκτρική φασματοσκοπία (DRS, TSDC). Συγκεκριμένα, περιγράφεται ο κύριος μηχανισμός α της υαλώδους μετάβασης, καθώς και οι δευτερεύουσες μεταπτώσεις. Επίσης, γίνεται αναλυτική περιγραφή της δυναμικής του α μηχανισμού διηλεκτρικής αποκατάστασης αλλά και των δευτερευόντων μηχανισμών στα ημικρυσταλλικά πολυμερή, με χαρακτηριστικό παράδειγμα το πολυμερές PET (poly ethylene terephthalate). Το δεύτερο μέρος του 3 oυ Κεφαλαίου ασχολείται με τη διαμόρφωση της μοριακής κινητικότητας σε νανοσύνθετα πολυμερή. Περιγράφεται το φαινομενολογικό μοντέλο των Long et al. για την τροποποίηση της κινητικότητας της υαλώδους μετάβασης κοντά σε επιφάνειες, ενώ δίνονται πληροφορίες για τις αιτίες τροποποίησης της μοριακής vii

11 κινητικότητας σε νανοσύνθετα πολυμερή, λόγω της παρουσίας των νανοεγκλεισμάτων. Το 4 o Κεφάλαιο ασχολείται με τα προς μελέτη υλικά, και τις νεότερες ερευνητικές εξελίξεις σχετικά. Συγκεκριμένα, γίνεται περιγραφή του πολυδιμεθυλοσιλοξανίου (PDMS), και ανασκόπηση σε μετρήσεις διηλεκτρικής φασματοσκοπίας σε νανοσύνθετα PDMS με σφαιρικά εγκλείσματα Πυριτίας (PDMS/SiO2), καθώς και διηλεκτρικών μετρήσεων και σκέδασης νετρονίων στο PDMS. Τέλος, δίνονται όλες οι απαραίτητες πληροφορίες για τα προς μελέτη υλικά της παρούσης μεταπτυχιακής εργασίας, καθώς και η κωδικοποίηση των ονομάτων. Στο 5 o Kεφάλαιο παρατίθενται οι πειραματικές παράμετροι και τα πειραματικά αποτελέσματα των μετρήσεων σε συνδυασμό με ανάλυση και σχολιασμό αυτών. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από μετρήσεις διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) με ποικίλους ρυθμούς ψύξης, αλλά και ισόθερμες μετρήσεις κρυστάλλωσης, από μετρήσεις θερμορευμάτων αποπόλωσης (TSDC) με διαφορετικά θερμικά πρωτόκολλα, αλλά και μετρήσεις επιλεκτικής πόλωσης (thermal sampling), και από μετρήσεις διηλεκτρικής φασματοσκοπίας εναλλασσομένου πεδίου (DRS) με διαφορετικά θερμικά πρωτόκολλα, αλλά και ισόθερμες μετρήσεις. Επιπρόσθετα, γίνεται σύγκριση των μεθόδων μεταξύ τους μέσω διαγραμμάτων Arrhenius, αλλά και συγκριτικός σχολιασμός των αποτελεσμάτων με αυτά από προηγούμενες μελέτες. Το 6 o Κεφάλαιο περιλαμβάνει γενικά συμπεράσματα αναφορικά με τα αποτελέσματα του 5 ου Κεφαλαίου. Η εργασία ολοκληρώνεται με τη βιβλιογραφία. viii

12 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 1.1 Πολυμερή Τα πολυμερή είναι μακρομόρια που αποτελούνται από πολυάριθμες δομικές μοριακές ομάδες, οι οποίες συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς. Τα μακρομόρια συνίστανται υπό τη μορφή αλυσίδας. Οι αλυσίδες με τη σειρά τους συνδέονται μεταξύ τους με ασθενείς διαμοριακές δυνάμεις τύπου van der Waals ή δεσμούς υδρογόνου. Η μορφή των αλυσίδων δίνει τη δυνατότητα στην δημιουργία διαφορετικών διατάξεων στον όγκο του πολυμερούς, με αποτέλεσμα τη διάκριση σε γραμμικά, διακλαδωμένα και δικτυωμένα πολυμερή. Στο Σχήμα 1.1 φαίνονται σχηματικά οι κύριοι τρόποι δομής των αλυσίδων. Σχήμα 1.1: Τρόποι διάταξης των αλυσίδων στον όγκο του πολυμερούς [8]. Στα δικτυομένα πολυμερή (polymer netwoks) οι αλυσίδες συνδέονται μέσω σταυροδεσμών (crosslinks), οι οποίοι είναι σταθεροί χημικοί δεσμοί και συνήθως δημιουργούνται επιτηδευμένα κατά την παρασκευή των πολυμερών (βουλκανισμός) μέσω ενός διασταυρωτή, χημικής ένωσης που ευνοεί τον σχηματισμό τους. Τα πολυμερή μπορούν να διακριθούν ανάλογα με τη σύστασή τους σε ομοπολυμερή, των οποίων οι αλυσίδες αποτελούνται από όμοιες επαναλαμβανόμενες δομικές μονάδες, και συμπολυμερή, τα οποία περιέχουν δύο ή περισσότερες διακριτές μεταξύ τους δομικές ομάδες, που διατάσσονται με τυχαίο ή οργανωμένο τρόπο κατά μήκος των αλυσίδων. Τέλος, τα πολυμερή διακρίνονται ως προς τη θερμομηχανική τους συμπεριφορά σε θερμοπλαστικά, θερμοσκληρυνόμενα και ελαστoμερή. Τα θερμοπλαστικά πολυμερή 1

13 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ γίνονται μαλακά και ευκατέργαστα όταν θερμανθούν πάνω από μία συγκεκριμένη θερμοκρασία. Η διαδικασία αυτή είναι αντιστρεπτή, δηλαδή με ψύξη τα υλικά ανακτούν τη σκληρότητά τους. Η μεταβλητότητά τους αυτή οφείλεται στο ότι οι αλυσίδες συνδέονται μεταξύ τους μέσω ασθενών δεσμών τύπου van der Waals. Τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή καθίστανται μονίμως σκληρά όταν θερμανθούν πάνω από μία κρίσιμη θερμοκρασία. Κατά τη διαδικασία αυτής της θέρμανσης ή, αλλιώς, σκλήρυνσης (curing) αναπτύσσονται διαμοριακές διασυνδέσεις (crosslinks), μεταξύ των πολυμερικών αλυσίδων. Τέλος, τα ελαστομερή είναι ικανά να υποστούν πολύ μεγάλες και αντιστρεπτές παραμορφώσεις υπό την επιβολή σχετικά μικρών τάσεων. Κατά την επιβολή τάσης οι πολυμερικές αλυσίδες αναδιατάσσονται σε μία πιο οργανωμένη μορφή τείνοντας να ακολουθήσουν το επιβαλλόμενο πεδίο [2]. Τα πολυμερή στη στερεά κατάσταση μπορεί να είναι πλήρως άμορφα, μερικά κρυσταλλικά ή σχεδόν τέλεια κρυσταλλικά. 1.2 Κρυστάλλωση πολυμερών Για την κατανόηση των θερμομηχανικών ιδιοτήτων των πολυμερών είναι απαραίτητη η κατανόηση των διαφόρων τύπων μεταπτώσεων (transitions) που συμβαίνουν στη φυσική κατάσταση αυτών των υλικών. Οι μεταπτώσεις αυτές συντελούνται καθώς μεταβάλλεται η θερμοκρασία, η εξωτερική μηχανική τάση ή η κλίμακα χρόνου του πειράματος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της κάθε μετάπτωσης. Στις μεταπτώσεις αυτές περιλαμβάνονται: η τήξη κρυστάλλων, οι κρυσταλλικές μεταπτώσεις πρώτης τάξης, οι υαλώδεις μεταπτώσεις και οι δευτερεύουσες μεταπτώσεις. Σχεδόν όλες οι μηχανικές ιδιότητες των πολυμερών καθορίζονται από αυτές τις μεταπτώσεις και τις θερμοκρασίες στις οποίες συμβαίνουν. Το μεγάλο μήκος των πολυμερικών αλυσίδων και οι πολυάριθμες ατέλειες στη διάταξη των ατόμων σε αυτές, καθιστούν δυσχερή τη διάταξή τους σε απόλυτα περιοδική δομή και συνεπώς την κρυστάλλωση του πολυμερούς. Εξαίρεση αποτελούν πολυμερή με εύκαμπτες αλυσίδες και πλευρικές ομάδες μικρού μεγέθους. Συνήθως τα πολυμερή δεν κρυσταλλώνονται 100%, αλλά παραμένουν σ αυτά άμορφες περιοχές. Το πλήθος των ατελειών είναι αποτρεπτικό για την διαδικασία της κρυστάλλωσης. Κατά την κρυστάλλωση ημικρυσταλλικών πολυμερών τα μέλη των αλυσίδων που περιέχουν ατέλειες παραμένουν στις άμορφες περιοχές. Παρόλα αυτά, μερικές ομάδες ατελειών είναι δυνατόν να εγκλεισθούν στις κρυσταλλικές περιοχές. Ο βαθμός κρυσταλλικότητας χc ενός πολυμερούς εκφράζει το ποσοστό της μάζας του πολυμερούς που έχει κρυσταλλωθεί, και οι τυπικές μέθοδοι προσδιορισμού του είναι επιγραμματικά οι εξής: Περίθλαση ακτίνων χ (XRD), ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές, μέτρηση του ειδικού όγκου, ΝΜR (nuclear magnetic resonance) και με μέτρηση της ενθαλπίας τήξεως (2 o κεφ.). Το αποδεχτό μοντέλο για το σχηματισμό των κρυσταλλικών περιοχών σε ένα πολυμερές, είναι αυτό της αναδιπλούμενης αλυσίδας. Η εκπληκτική ιδιοτυπία του μοντέλου αυτού είναι ότι ο άξονας των ομοιοπολικών δεσμών των αλυσίδων είναι κάθετος προς την πλευρά των μεγαλύτερων διαστάσεων των κρυσταλλιτών. Η δομή αυτή οφείλεται σε πολλαπλή αναδίπλωση της αλυσίδας με τυπικό μήκος δίπλωσης 2

14 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ μέσα στο κρυσταλλικό δίκτυο περίπου εκατό άτομα (ή εκατό δεσμούς) της κύριας αλυσίδας (Σχήμα 1.2). Οι κρυσταλλικοί σχηματισμοί (κρυσταλλίτες) έχουν τη μορφή ελασμάτων (lamellae) [2]. Σχήμα 1.2: Το μοντέλο της αναδιπλούμενης αλυσίδας για την κρυστάλλωση των πολυμερών [2]. Σχήμα 1.3: Σφαιρουλιτική μορφολογία ημικρυσταλλικού πολυμερούς. Κρυσταλλίτες εκτείνονται ακτινικά από έναν πρωταρχικό πυρήνα κρυστάλλωσης. Τοπικά φαίνονται σε μεγένθυση εναλλασσόμενες περιοχές ελασμάτων και άμορφης μάζας [7]. Σε ένα ημικρυσταλλικό πολυμερές χαμηλού βαθμού κρυσταλλικότητας τα ελάσματα ή οι συστάδες τέτοιων ελασμάτων αποτελούν διάσπαρτους μικροκρυσταλλίτες στην άμορφη μάζα του υλικού, οι οποίοι μπορούν να θεωρηθούν σαν ογκώδεις σταυροδεσμοί (crosslinks) που προσδίδουν στο πολυμερές ένα χαρακτήρα ελαστοελαστικότητας, αλλά και έναν βαθμό αυξημένης διαστατικής σταθερότητας. Στην περίπτωση πολυμερούς με υψηλό βαθμό κρυσταλλικότητας, αυτό μπορεί να θεωρηθεί σαν σχεδόν καθαρός κρύσταλλος αλλά με πολυάριθμές αταξίες, σαν αυτές που φαίνονται στο Σχήμα 1.2. H συνηθέστερη μορφολογία των κρυσταλλιτών είναι αυτή των σφαιρουλιτών (spherulites) και οφείλεται στην κινητική της κρυστάλλωσης. Πρόκειται για τρισδιάστατες δομές που προκύπτουν από την εξάπλωση των ελασμάτων στις τρεις διαστάσεις, με κέντρο εκκίνησης τον πυρήνα 3

15 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ κρυστάλλωσης (Σχήμα 1.3). Οι κρυσταλλίτες τήκονται όταν η θερμοκρασία ξεπεράσει την θερμοκρασία τήξης Τm του υλικού και το πολυμερές επανέρχεται στην άμορφη φάση Κινητική της κρυστάλλωσης πολυμερών Η κρυστάλλωση των πολυμερών συντελείται σε θερμοκρασία γενικά κατώτερη του σημείου τήξης των, για λόγους κινητικής. Τα δύο βασικά στάδια μετατροπής του υπόψυκτου τήγματος του πολυμερούς σε κρύσταλλο είναι: α) το στάδιο της εμπυρήνωσης (nucleation) κατά το οποίο δημιουργούνται τα κέντρα ή έμβρυα κρυστάλλωσης και β) το στάδιο αύξησης των κρυσταλλιτών (crystal growth). H εμπυρήνωση μπορεί να είναι ετερογενής ή ομογενής. Στην ετερογενή εμπυρήνωση οι πυρήνες κρυστάλλωσης μπορεί να είναι ξένα σώματα, ή προυπάρχοντες μικροκρυσταλλίτες του πολυμερούς. Στην ομογενή ή σποραδική εμπυρήνωση ο σχηματισμός των πυρήνων είναι αποτέλεσμα θερμικών διαταραχών του τήγματος, κατά τις οποίες συμβαίνει αυθόρμητη συσπείρωση (aggregation) τμημάτων αλύσεων του πολυμερούς. Οι συσπειρώσεις αυτές είναι αντιστρεπτές μέχρι ένα κρίσιμο μέγεθος του συσπειρώματος. Για μεγαλύτερο μέγεθος συσπειρώματος, οι συσπειρώσεις είναι αναντίστρεπτες και αρχίζει το δεύτερο στάδιο της ανάπτυξης του κρυσταλλίτη. Η ομογενής εμπυρήνωση συντελείται πιο γρήγορα σε μεγάλους βαθμούς υπόψυξης. Η ταχύτητα κρυστάλλωσης της μάζας ενός υπόψυκτου τήγματος με σφαιρικά συμμετρική αύξηση του κρυστάλλου (σχηματισμός σφαιρουλιτών) δίνεται από την εξίσωση Avrami: n χ = χ [1 exp( kt )](1.1) c όπου χc και χ είναι το κατά βάρος κλάσμα του κρυσταλλικού υλικού σε χρόνο t και σε ισορροπία (t= ) αντίστοιχα. Οι σταθερές n, k εξαρτώνται από το είδος της εμπυρήνωσης και τη διαστατικότητα της διαδικασίας αύξησης του κρυστάλλου. Για τρισδιάστατη αύξηση έχουμε: Οµογενής εµπυρήνωση: n= 4 3 dcg N π ( τ ) k = 3 dl χ (1.2) Eτερογενής εµπυρήνωση: n= 3 k = 4π 3 3 dcg N0 d l χ όπου: dc και dl είναι οι πυκνότητες της κρυσταλλικής και της υγρής φάσης αντίστοιχα, G είναι ο ρυθμός αύξησης του κρυστάλλου, Ν0 είναι ο αριθμός ετερογενών πυρήνων ανά μονάδα όγκου και Ν(τ) είναι ο ρυθμός ομογενούς εμπυρήνωσης. 4

16 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 1.3 Υαλώδης Μετάπτωση Τα άμορφα πολυμερή δεν εμφανίζουν σημείο τήξης, παρά μόνο την υαλώδη μετάπτωση ή υαλώδη μετάβαση (glass transition). H θερμοκρασία στην οποία συντελείται η μετάπτωση αυτή, ονομάζεται θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης Τg. Κάτω από την Τg τα πολυμερή εμφανίζονται ως σκληρά υαλώδη υλικά με διαστατική σταθερότητα. Στην περιοχή της υαλώδους μετάπτωσης το μέτρο ελαστικότητας των πολυμερών μειώνεται δραματικά, προσδίδοντας ένα χαρακτήρα δερματώδους υλικού. Περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει τον ελαστικό χαρακτήρα του υλικού μέχρι τη ρεύστωσή του. Η ιδιοτυπία της υαλώδους μετάβασης την καθιστά κεφαλαιώδους σημασίας για την θερμομηχανική συμπεριφορά των πολυμερών. Σε στενή περιοχή θερμοκρασιών γύρω από τη θερμοκρασία Τg της υαλώδους μετάβασης, μερικές ιδιότητες των υλικών όπως: ιξώδες, θερμοχωρητικότητα, συντελεστής θερμικής διαστολής κλπ. υφίστανται μία απότομη αλλαγή, ενώ άλλες ιδιότητες όπως: όγκος, ενθαλπία, εντροπία, αλλάζουν βαθμιαία. Στο Σχήμα 1.4 φαίνονται οι παραπάνω μεταβολές συναρτήσει της θερμοκρασίας. Σχήμα 1.4: Σχηματική απεικόνιση της θερμοκρασιακής εξάρτησης διαφόρων μεταβλητών κατα τη διαδικασία της υαλώδους μετάβασης [2]. Όλα τα πολυμερή μπορούν ουσιαστικά να εμφανίζουν θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης. Έτσι στα ημικρυσταλλικά πολυμερή εμφανίζεται τόσο θερμοκρασία τήξης όσο και θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης. Μεταξύ αυτών των δύο θερμοκρασιών συνυπάρχουν κρυσταλλικές και εύκαμπτες άμορφες περιοχές. Κάτω της θερμοκρασίας Τg συνυπάρχουν κρυσταλλικές και υαλώδεις άμορφες περιοχές. Στο Σχήμα 1.5 φαίνεται σε διάγραμμα ειδικού όγκου (V) θερμοκρασίας (Τ), η σύγκριση μεταξύ ενός άμορφου, ενός ημικρυσταλλικού και ενός αμιγώς κρυσταλλικού πολυμερούς. 5

17 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Σχήμα 1.5: Διάγραμμα ειδικού όγκου (V) θερμοκρασίας (Τ) ενός πολυμερούς, που μπορεί να μεταπίπτει είτε σε υαλώδη (ταχεία ψύξη), είτε σε κρυσταλλική μορφή (αργή ψύξη) Η ενδιάμεση καμπύλη αντιστοιχεί σε ένα ημικρυσταλλικό πολυμερές [2]. Οι ιδιοτυπίες της υαλώδους μετάβασης, όπως π.χ, το γεγονός ότι η Τg μπορεί να παρουσιάσει αύξηση για μεγαλύτερο ρυθμό ψύξης του υλικού, καθιστούν δύσκολη την πλήρη κατανόηση της μετάπτωσης αυτής, ενώ οι απόψεις των πειραματικών πάνω στο θέμα διίστανται. Μία από τις απλούστερες θεωρητικές προσεγγίσεις, με έμφαση στη θεωρία ελεύθερου όγκου, είναι αυτή των Fox και Flory: Υαλώδης μετάπτωση συμβαίνει όταν ο ελεύθερος όγκος του υλικού πλησιάζει μία χαμηλή σταθερή τιμή που δεν μεταβάλλεται με περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας κάτω της Τg. Ενώ για τον ελεύθερο όγκο κατά τον Doolittle: Ο ελεύθερος όγκος VF ενός υγρού ισούται με τη διαφορά του όγκου του υγρού στη θερμοκρασία Τ από τον όγκο της περισσότερο πυκνής σύνταξης (closest packing) του υγρού στους 0 ο C. (VF = VT - V0) 1.4 Νανοσύνθετα πολυμερή Σύνθετα υλικά Ο όρος σύνθετα υλικά (composites), [21] παραπέμπει σε δομή που αποτελείται από δύο ή περισσότερα υλικά τα οποία είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους μακροσκοπικά ή μικροσκοπικά, με αποτέλεσμα να προκύπτει ένα πολυφασικό σύστημα που έχει μεν φυσικές ιδιότητες διαφορετικές από αυτές των αρχικών υλικών, αλλά μπορεί και διατηρεί και κάποιες από τις αρχικές φυσικές ιδιότητες. Κάθε ομογενές τμήμα ενός σύνθετου υλικού ονομάζεται και φάση. Έτσι ένα σύνθετο αποτελείται από μία ή περισσότερες συνεχείς φάσεις που ονομάζονται μήτρες (matrices), καθώς και από μία ή περισσότερες ασυνεχείς φάσεις που ονομάζονται εγκλείσματα (fillers). Ιδιαίτερο 6

18 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ ρόλο διαδραματίζουν οι περιοχές μετάβασης (διεπιφάνειες) μεταξύ των φάσεων, ή αλλιώς ενδιάμεσες φάσεις (interfaces). Στις μεταβατικές αυτές περιοχές πραγματοποιείται ο συσχετισμός δυνάμεων μεταξύ των υλικών. Τα σύνθετα υλικά μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση το είδος της μήτρας ή των εγκλεισμάτων που αυτά περιέχουν. Έτσι με βάση το είδος της μήτρας διακρίνονται σύνθετα υλικά με α) μεταλλική μήτρα, β) κεραμική μήτρα και γ) πολυμερική μήτρα. Αντίστοιχα, με βάση το είδος του εγκλείσματος διακρίνονται σύνθετα υλικά π.χ. με εγκλείσματα υπό μορφή κόκκων ή με εγκλείσματα υπό μορφή ινών. Oι ιδιότητες [8] του σύνθετου υλικού περιγράφονται γενικά από θεωρίες και μοντέλα ενεργού μέσου (effective medium theories). Στα πλαίσια των θεωριών αυτών η ενεργός τιμή μιας ιδιότητας, για παράδειγμα της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (σtot) είναι συνάρτηση των τιμών της ιδιότητας στη μήτρα (σm) και στο έγκλεισμα (σi), του ογκομετρικού κλάσματος p των εγκλεισμάτων, της διαστατικότητας d και της μορφολογίας: σtot = σtot (σm, σi, p, d, μορφολογία) (1.3) Το κύριο πλεονέκτημα των σχέσεων ενεργού μέσου είναι ότι σε γενικές γραμμές επιτρέπουν ποσοτικά καλές προβλέψεις, ιδιαίτερα για μικρές τιμές της περιεκτικότητας σε εγκλείσματα Εγκλείσματα για νανοσύνθετα πολυμερή Μετεξέλιξη των σύνθετων υλικών με πολυμερική μήτρα αποτελούν τα νανοσύνθετα πολυμερή. Στην περίπτωση αυτή στις πολυμερικές μήτρες παρεμβάλλονται σωματίδια, τα οποία εμφανίζουν το μοναδικό χαρακτηριστικό, μία τουλάχιστον εκ των διαστάσεών τους να ανοίκει στη νανοσκοπική κλίμακα. Ανάλογα με τον αριθμό των νανοσκοπικών διαστάσεων τα νανοσύνθετα διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες: εγκλείσματα με μία μόνο διάσταση στη νανοσκοπική κλίμακα: Το χαρακτηριστικό αυτό έχει ως αποτέλεσμα, τα νανοεγκλείσματα να αποκτούν τη μορφή ελασμάτων, των οποίων το πάχος δεν ξεπερνά το όριο των μερικών εκατοντάδων νανομέτρων, ενώ είναι δυνατόν να προσεγγίζει και την τάξη ενός νανομέτρου. Οι δύο άλλες διαστάσεις των εγκλεισμάτων είναι της τάξης των μερικών εκατοντάδων μικρομέτρων. Νανοεγκλείσματα αυτής της κατηγορίας είναι οι φυλλόμορφοι πηλοί ή άργιλοι. εγκλείσματα με δύο διαστάσεις στη νανοσκοπική κλίμακα: Τα εγκλείσματα αυτά λαμβάνουν τη μορφή ευθυτενών τμημάτων, αφού μία εκ των διαστάσεών τους είναι σημαντικά μεγαλύτερου μεγέθους από τις υπόλοιπες. Διάσημοι εκπρόσωποι της κατηγορίας αυτής είναι οι νανοσωλήνες άνθρακα (carbon nanotubes) και τα whiskers κυτταρίνης. Ισοδιαστατικά εγκλείσματα: Τα εγκλείσματα αυτής της κατηγορίας διαθέτουν όλες τους τις διαστάσεις στη νανοσκοπική κλίμακα. Τα νανοσωματίδια αυτά παρασκευάζονται κυρίως με τεχνικές λύματος πηκτής 7

19 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ (Sol-Gel), και χαρακτηριστικοί τους εκπρόσωποι είναι τα κεραμικά σφαιρικά νανοσωματίδια (πυριτία, τιτανία, αλουμίνα, ζιρκονία) Τεχνική Λύματος Πηκτής (Sol-Gel) Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα κεραμικά ισοδιαστατικά νανοσωματίδια παρασκευάζονται συνήθως με μεθόδους Sol-Gel. Κατά της τεχνική Sol-Gel λαμβάνει χώρα παράλληλη υδρόλυση (hydrolysis) και συμπύκνωση (condensation) κεραμικών αλκοξειδίων με τελικό προϊόν των αντιδράσεων ένα τρισδιάστατο πλέγμα οξειδίου. Ως καταλύτης της αντίδρασης χρησιμοποιείται συνήθως ένα οξύ ή μία βάση. Καθοριστικοί παράγοντες για μία διαδικασία Sol-Gel είναι οι ρυθμοί των αντιδράσεων υδρόλυσης και συμπήκνωσης, οι οποίοι καθορίζονται από το είδος της πρόδρομης ένωσης και τον καταλύτη των αντιδράσεων. Επίσης πολυ σημαντική παράμετρο για την όλη διαδικασία αποτελεί η αναλογία μίξης των αντιδρώντων στο μητρικό διάλυμα και και ιδιαίτερα η αναλογία Η2Ο/πρόδρομου. Όλα τα παραπάνω έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη δομή του σχηματιζόμενου πλέγματος. Μετά το πέρας των αντιδράσεων, συνήθως μεσολαβεί ένα χρονικό διάστημα γήρανσης του προϊόντος, προκειμένου να διαμορφωθεί το πλέγμα. Στη συνέχεια το προϊόν (υδροπήκτωμα) υπόκειται σε διαδικασίες ξήρανσης με ταυτόχρονη απομάκρυνση των εναπομείνοντων συστατικών του διαλύματος και υποπροϊόντων των αντιδράσεων Ιδιότητες νανοσύνθετων πολυμερών Η ιδιάζουσα δομή των των νανοσύνθετων πολυμερών τους επιτρέπει να παρουσιάζουν εξαιρετικά βελτιωμένες ιδιότητες σε σχέση με τα συμβατικά πολυμερή. Συγκεκριμένα, τα νανοσύνθετα πολυμερή εμφανίζουν ιδιαίτερα βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες, χαμηλή διαπερατότητα σε αέρια, υγρασία και υδρογονάνθρακες, υψηλό σημείο ανάφλεξης, και μειωμένη εκπομπή καυσαερίων. Aκόμα, εμφανίζουν αυξημένη χημική αντοχή και οπτική καθαρότητα. Επίσης σημαντικό είναι το γεγονός ότι ορισμένα νανοσύνθετα πολυμερή εμφανίζουν ιδιότητες των εγκλεισμάτων, οι οποίες δεν προϋπήρχαν στην πολυμερική μήτρα, όπως π.χ. αγώγιμη συμπεριφορά (percolation). Αξιοπρόσεχτο [8] είναι το γεγονός ότι οι ιδιότητες των νανοσύνθετων πολυμερών είναι τροποποιημένες σε σχέση με ένα αντίστοιχο σύνθετο με την ίδια σύσταση. Εδώ υπεισέρχονται τα φαινόμενα μεγέθους ή φαινόμενα κλίμακας (size effects), τα οποία αναφέρονται στην τροποποίηση των φυσικών ιδιοτήτων (οπτικών, μαγνητικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων καθώς και αλλαγές φάσεις) των νανοσωματιδίων ως προς τις αντίστοιχες μακροσκοπικές ιδιότητες και στην εμφάνιση νέων ιδιοτήτων. Τα φαινόμενα μεγέθους αναμένονται και πρέπει να λαμβάνονται υπ όψιν σε νανοσύνθετα υλικά με διαστάσεις των εγκλεισμάτων μικρότερες των 100 nm. Ένας επιπλέον καθοριστικός παράγοντας για την τροποποίηση των ιδιοτήτων ενός νανοσύνθετου πολυμερούς, είναι η τροποποίηση της πολυμερικής μήτρας κοντά στην επιφάνεια των εγκλεισμάτων. Είναι γνωστό ότι μία στερεά επιφάνεια, στη συγκεκριμένη περίπτωση η διεπιφάνεια μήτρας/εγκλείσματος, προκαλεί αλλαγές στη 8

20 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ δομή, τις δυναμικές, και θερμοδυναμικές ιδιότητες των πολυμερικών αλυσίδων που βρίσκονται κοντά σε αυτή. Η επίδραση αυτή της διεπιφάνειας εκτείνεται μέσα στο υλικό σε μία απόσταση που εξαρτάται μεταξύ άλλων από τις χημικές αλληλεπιδράσεις μήτρας/εγκλείσματος και από την υπό μελέτη ιδιότητα, αλλά τυπικά βρίσκεται στην περιοχή των νανομέτρων. Ο μεγάλος λόγος επιφάνειας/όγκου των νανοσωματιδίων καθιστά δυνατή την αύξηση του ποσοστού του τροποποιημένου διεπιφανειακού πολυμερούς σε τέτοιο βαθμό, ώστε οι ιδιότητές του όχι μόνο να είναι ανιχνεύσιμες πειραματικά, αλλά συχνά να κυριαρχούν στις ιδιότητες του νανοσύνθετου. Τέλος, ο μεγάλος λόγος επιφάνειας/όγκου των εγκλεισμάτων έχει ως απόρροια την σημαντική μεταβολή των ιδιοτήτων του νανοσύνθετου πολυμερούς, με μικρά σχετικά ποσοστά εγκλεισμάτων. 9

21 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 10

22 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ 2 o KΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ 2.1 Διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) Η διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (Differential Scanning Calorimetry) αποτελεί παραδοσιακή τεχνική θερμικής ανάλυσης. Το φυσικό μέγεθος που εξάγεται με αυτή την τεχνική είναι η ειδική θερμότητα του υπό μελέτη δοκιμίου. Η τιμή της υπολογίζεται έμμεσα από τη μετρούμενη θερμότητα που εκλύεται ή απορρόφάται από το δοκίμιο, προκειμένου αυτό να ακολουθεί τη θερμοκρασία αδρανούς δοκιμίου αναφοράς, καθώς τα δύο δοκίμια υπόκεινται σε ίδιες θερμικές διαδικασίες (π.χ. θέρμανση ή ψύξη με σταθερό ρυθμό). Υπάρχουν δύο τύποι διατάξεων DSC, οι οποίοι διαφοροποιούνται ως προς τη λειτουργία τους [8]. Το DSC ροής θερμότητας (heat flux) και το DSC αντιστάθμισης ισχύος (power compensation). Στο heat flux DSC τα δύο δοκίμια βρίσκονται σε καλή θερμική επαφή μέσω μεταλλικού δίσκου, ενώ περιβάλλονται από κοινό φούρνο. Οι μεταβολές στην ενθαλπία και τη θερμοχωρητικότητα που λαμβάνουν χώρα στο υπό μελέτη δοκίμιο έχουν ως αποτέλεσμα τη μεταβολή της θερμοκρασίας του σε σχέση με αυτή του δοκιμίου αναφοράς. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας μετράται, και γνωρίζοντας τη θερμική αντίσταση συνδέεται με τη ροή θερμότητας στο σύστημα. Στο DSC αντιστάθμισης ισχύος οι θερμοκρασίες του υπό μελέτη δοκιμίου και του δοκιμίου αναφοράς ελέγχονται ανεξάρτητα μέσω ανεξάρτητων φούρνων. Η εξίσωση των θερμοκρασιών των δύο δοκιμίων επιτυγχάνεται μεταβάλλοντας την ισχύ εισόδου των δύο φούρνων που συμπίπτει με τη ροή θερμότητας στο σύστημα. Ένα τυπικό πείραμα θερμιδομετρίας διεξάγεται θερμαίνοντας ή ψύχοντας με σταθερό ρυθμό, αλλά είναι επίσης δυνατό να παρατηρηθεί υπό σταθερή θερμοκρασία η εξέλιξη μίας διεργασίας (κρυστάλλωση, χημική αντίδραση) συναρτήσει του χρόνου. Στο Σχήμα 2.1 φαίνεται η συνολική καμπύλη DSC ενός ημικρυσταλλικού πολυμερούς. Οι μεταπτώσεις που παρατηρούνται αυξανόμενης της θερμοκρασίας είναι η υαλώδης μετάβαση με τη μορφή ενός σκαλοπατιού, η κρυστάλλωση, και τέλος η τήξη των κρυσταλλιτών. Από το σκαλοπάτι λαμβάνεται η τιμή της θερμοκρασίας υαλώδους μετάβασης Τg. Από τις κορυφές τήξης και κρυστάλλωσης λαμβάνεται, εκτός από τις αντίστοιχες θερμοκρασίες Τm, Tc, η ενθαλπία τήξης (ΔΗm), ή κρυστάλλωσης (ΔΗc ), από το εμβαδό της αντίστοιχης κορυφής. 11

23 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ Σχήμα 2.1: H συνολική καμπύλη DSC ενός ημικρυσταλλικού πολυμερούς. Στο διάγραμμα η σύμβαση είναι η ενδόθερμη κορυφή να δείχνει προς τα πάνω [2 ]. Εκτίμηση του βαθμού κρυσταλλικότητας Είναι δυνατόν να γίνει μία εκτίμηση του βαθμού κρυσταλλικότητας ενός υλικού μέσω της ενθαλπίας τήξης ( ή κρυστάλλωσης). Η εκτιμούμενη τιμή για τον χc δίνεται από τη σχέση Η = (2.1) Η χ c 100% όπου ΔΗ είναι η τιμή της ενθαλπίας τήξης ή κρυστάλλωσης, και ΔΗ100% η ενθαλπία τήξης του 100% κρυσταλλικού πολυμερούς Διάταξη DSC Για τις μετρήσεις διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας, χρησιμοποιήθηκε το σύστημα Perkin Elmer, PYRIS DSC 6 στο Εργαστήριο Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας του Τομέα Φυσικής του ΕΜΠ. Η διάταξη περιέχει αισθητήρα Νικελίου-Χρωμίου (90%Νi/10%Cr). H ακρίβεια υπολογισμού της παρεχόμενης θερμικής ισχύος είναι καλύτερη από 2%, ενώ η μέγιστη απόκλισή της από την πραγματική τιμή είναι μικρότερη από 1%. Το επιτρεπόμενο φάσμα σάρωσης θερμοκρασιών κυμαίνεται από -120 o C έως 450 o C. Η ακρίβεια στον υπολογισμό των θερμοκρασιών είναι καλύτερη από 0.2 o C, ενώ η μέγιστη απόκλιση από την πραγματική τιμή είναι μικρότερη από 0.1 o C. Τα δοκίμια που μετρούνται εγκλείονται σε κυψελίδες Αl για την επίτευξη καλύτερης θερμικής επαφής. Οι επιτρεπόμενοι ρυθμοί θέρμανσης και ψύξης είναι 0.1 έως 100 deg/min. Για την επεξεργασία των μετρήσεων η διάταξη διαθέτει λογισμικό Pyris Software for Windows. 2.2 Διηλεκτρική φασματοσκοπία εναλλασσομένου πεδίου (DRS) Η διηλεκτρική φασματοσκοπία εναλλασσομένου πεδίου (Dielectric Relaxation Spectroscopy), αποτελεί μία μέθοδο διηλεκτρικής φασματοσκοπίας, δηλαδή αποσκοπεί στη μελέτη των διηλεκτρικών ιδιοτήτων ενός υλικού [3], οι οποίες εκφράζονται με τη μιγαδική διηλεκτρική σταθερα ε * = ε (ω) iε (ω). Η μιγαδική 12

24 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ διηλεκτρική σταθερά συνδέει το ηλεκτρικό πεδίο κυκλικής συχνότητας ω που εφαρμόζεται στο δοκίμιο με την απόκριση του υλικού, την πόλωση. Το ε είναι ένα μέτρο της ηλεκτρικής ενέργειας που αποθηκεύτηκε στο υλικό, ενώ οι διηλεκτρικές απώλειες ε είναι ένα μέτρο της ενέργειας που μετατρέπεται σε θερμότητα. Η συνεισφορά στην πόλωση για ένα υλικό σε εναλλασσόμενο πεδίο προέρχεται από τους εξής μηχανισμούς: πόλωση προσανατολισμού (μόνιμα δίπολα), ηλεκτρονική πόλωση, ατομική ή ιοντική πόλωση και παγίδευση φορέων φορτίου σε διεπιφάνειες μεταξύ περιοχών με διαφορετική αγωγιμότητα (διεπιφανειακή πόλωση). Η μεταβολή της πόλωσης συναρτήσει του χρόνου εισάγει την έννοια του χρόνου αποκατάστασης τ, δηλαδή του χρόνου στον οποίο, μετά την απομάκρυνση του πεδίου, η πόλωση έχει μειωθεί στο 1/e της τιμής ισορροπίας της. Η διηλεκτρική φασματοσκοπία εναλλασσομένου πεδίου εφαρμόζεται σε μία ευρεία περιοχή συχνοτήτων ( Ηz). Σε αυτή την περιοχή συχνοτήτων η ηλεκτρονική και ιοντική πόλωση ακολουθούν χωρίς καθυστέρηση το πεδίο, ενώ μόνο η διπολική και η επιφανειακή καθυστερούν. Από τη θεωρία προκύπτει ότι ε * s ε ε ε ( ω) = ε + = 1+ iωt 1+ iωt (2.2) όπου ε η διηλεκτρική σταθερά σε πολύ μεγάλες συχνότητες, δηλαδή αυτή που οφείλεται στην ατομική και ηλεκτρονική πόλωση. Το Δε είναι η σεινεισφορά του συγκεκριμένου μηχανισμού στη στατική διηλεκτρική σταθερά εs. Για το πραγματικό και φανταστικό μέρος προκύπτουν οι εξισώσεις Debye εs ε ε '( ω) = ε ω τ (2.3) εs ε ε ''( ω) = ωτ ω τ για ένα μηχανισμό Debye ενός μόνο χρόνου αποκατάστασης τ. Στην πράξη λίγα υλικά συμπεριφέρονται σύμφωνα με τις εξισώσεις Debye, διότι συνήθως οι μηχανισμοί δεν έχουν ένα μόνο χρόνο αποκατάστασης, αλλά περιγράφονται από μία κατανομή χρόνων αποκατάστασης. Μία εμπειρική εξίσωση για την περιγραφή του φαινομένου αποτελεί η εξίσωση Havriliak-Negami ε ε * ( ω) = ε + [1 + ( iωτ ) ] ab 1 HN a b (2.4) Στο Σχήμα 2.2 φαίνεται η μορφή του πραγματικού και του φανταστικού μέρους της διηλεκτρικής συνάρτησης σύμφωνα με το μοντέλο Debye (διακεκκομμένη γραμμή) και με την εξίσωση ΗΝ (συνεχής γραμμή). Όπως φαίνεται για το μοντέλο Debye, σε μία περιοχή συχνοτήτων γύρω από την τιμή f= 1 / (2πτ) παρατηρείται α) μία κορυφή στο ε με μέγιστο στη συχνότητα ωmax = 1 / τ, η οποία αντιστοιχεί στη μεγιστοποίηση 13

25 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ των απωλειών ενέργειας, και β) ένα σκαλοπάτι στο ε, με ύψος Δε. Η αντίστοιχη εικόνα για την εξίσωση ΗΝ δίνει μια πιο πλατειά και ασσύμετρη κορυφή διηλεκτρικών απωλειών. Εξού και οι παράμετροι a, b της εξίσωσης 2.4 οι οποίοι περιγράφουν αντίστοιχα τη συμμετρική και μη συμμετρική διεύρυνση της κορυφής διηλεκτρικών απωλειών. Σχήμα2.2: Πραγματικό μέρος ε και φανταστικό μέρος ε της διηλεκτρικής συνάρτησης συναρτήσει της συχνότητας για ένα μηχανισμό τύπου Debye (διακεκκομμένη γραμμή) και τύπου Havriliak-Negami (συνεχής γραμμή) [8]. Θερμοκρασιακή εξάρτηση του χρόνου αποκατάστασης Ο χρόνος αποκατάστασης [3] ενός μηχανισμού δεν είναι ο ίδιος σε όλες τις θερμοκρασίες, αλλά γενικά μειώνεται με τη θερμοκρασία, το οποίο οφείλεται στο πλεόνασμα κινητικής ενέργειας που έχουν τα μόρια ενός υλικού σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Οι πιο συχνά παρατηρούμενες σχέσεις τ(τ) είναι οι Arrhenius και Vogel-Tamman-Fuelcher-Hesse (VTFH). H σχέση Arrhenius είναι: exp( W τ = τ ) 0 (2.5) kt όπου W είναι η ενέργεια ενεργοποίησης του μηχανισμού, τ0 είναι ο προεκθετικός παράγοντας και k η σταθερά του Boltzmann. H εξίσωση αυτή υποδηλώνει ότι τα δίπολα δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, αλλά μόνο με το πεδίο. Η σχέση VFTH είναι: τ = τ 0 B exp( ) τ τ 14 0 (2.6)

26 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ όπου Β, τ0, και Τ0 (θερμοκρασία Vogel) είναι παράμετροι ανεξάρτητες της θερμοκρασίας. Τέτοιου είδους εξάρτηση είναι χαρακτηριστική για μηχανισμούς που οφείλονται σε συνεργασιακές κινήσεις των διπόλων. Αγωγιμότητα Στη διηλεκτρική συνάρτηση ε * (ω) εκτός από τους διπολικούς μηχανισμούς πόλωσης συνεισφέρουν και οι μηχανισμοί αγωγιμότητας [3] που εμφανίζονται στο υλικό λόγω μετατόπισης φορτίων. Η αγωγιμότητα (όταν πρόκειται για dc αγωγιμότητα) συνεισφέρει στο φανταστικό μέρος της διηλεκτρικής συνάρτησης τον όρο (σ0/ε0ω). Η αγωγιμότητα σ0 ονομάζεται και dc αγωγιμότητα και σε μεγάλες συχνότητες η συνεισφορά της μηδενίζεται. Η διηλεκτρική σταθερά τελικά γράφεται ε (ω) = σ (ω)/ε0ω Διάταξη DRS Για τις μετρήσεις διαφορικής διηλεκτρικής φασματοσκοπίας εναλλασσομένου πεδίου στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας, χρησιμοποιήθηκε η διάταξη DRS του Εργαστηρίου Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας του Τομέα Φυσικής του ΕΜΠ. H διάταξη διαθέτει αναλυτή απόκρισης συχνότητας Αlpha Analyzer, καθώς και κυψελίδα μέτρησης τύπου BDS 1200 της Νovocontrol. Το εύρος μετρήσεων σύνθετης αντίστασης κυμαίνεται από 10mΩ έως 100ΜΩ. Η διάταξη δίνει τη δυνατότητα μετρήσεων των διηλεκτρικών ιδιοτήτων με μεγάλη ακρίβεια στην περιοχή συχνοτήτων 10-1 έως 10 6 Ηz. To επιτρεπόμενο εύρος θερμοκρασιών είναι από -150 έως 400 o C. 2.3 Θερμορεύματα αποπόλωσης (TSDC) Η τεχνική των θερμορευμάτων αποπόλωσης (Thermally Stimulated Depolarization Currents), αποτελεί μία μέθοδο διηλεκτρικής φασματοσκοπίας στην περιοχή της θερμοκρασίας (δηλαδή με ανεξάρτητη μεταβλητή τη θερμοκρασία). Στην τεχνική TSDC το υλικό τοποθετείται ανάμεσα στους οπλισμούς ενός επίπεδου πυκνωτή και πολώνεται ηλεκτρικά σε σταθερή θερμοκρασία Τp, με την εφαρμογή συνεχούς ηλεκτρικού πεδίου Εp για χρονικό διάστημα tp >> τ (Τp), (όπου τ ο χρόνος αποκατάστασης των μοριακών διπόλων), ώστε να επιτευχθεί πόλωση κορεσμού. Στους οπλισμούς του πυκνωτή δεσμεύονται τότε φορτία λόγω επαγωγής. Στη συνέχεια, με εφαρμοσμένο ακόμα το πεδίο το υλικό ψύχεται σε μία θερμοκρασία Τ0 αρκετά χαμηλή, ώστε ο χρόνος αποκατάστασης τ(τ0) να γίνει πολύ μεγάλος, της τάξης μερικών ωρών. Έτσι, όταν αποσυνδεθεί το πεδίο, παραμένουν τόσο η πόλωση όσο και τα φορτία στους οπλισμούς του πυκνωτή. Στη συνέχεια οι οπλισμοί του πυκνωτή βραχυκυκλώνονται μέσω ενός ηλεκτρομέτρου, και το υλικό θερμαίνεται με σταθερό ρυθμό θέρμανσης b = dt/dt. Με την αύξηση της θερμοκρασίας δίνεται θερμική ενέργεια στα μόρια και ο χρόνος αποκατάστασης μειώνεται. Όταν η θερμοκρασία αυξηθεί αρκετά, τα δίπολα ανακατανέμονται στατιστικά και τα αντίστοιχα φορτία στους οπλισμούς απελευθερώνονται με αποτέλεσμα την εμφάνιση ηλεκτρικού ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα. Αυτό το ρεύμα καταγράφεται τελικά 15

27 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ από το ηλεκτρόμετρο και αποτελεί την απόκριση της μεθόδου. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα της τεχνικής αυτής είναι ότι πολύ γρήγορα και μη καταστροφικά για το δοκίμιο, δίνεται μια συνολική εικόνα των μηχανισμών σε μία ευρεία περιοχή θερμοκρασιών. Η πυκνότητα ρεύματος [8] που λαμβάνεται κατά την αποπόλωση ενός μηχανισμού διηλεκτρικής αποκατάστασης, όταν ισχύει κινητική πρώτης τάξης εκφράζεται ως: P0 1 TdT ' J ( T ) = exp τ ( T ) b T0 (2.7) τt ' ενώ όταν η θερμοκρασιακή εξάρτηση του χρόνου αποκατάστασης είναι τύπου Arrhenius, ως: P E 1 E (2.8) T 0 ct act ( ) = exp exp( ) dt ' τ T0 0 kt bτ 0 kt ' J T Λόγω του γεγονότος ότι η τεχνική TSDC εφαρμόζεται σε πολύ στενή περιοχή συχνοτήτων, δεν είναι εύκολο πειραματικά να προσδιορισθούν οι εξαρτήσεις τ(τ). Έτσι πολλές φορές εφαρμόζεται η εξίσωση 2.8 ακόμα και αν ο μηχανισμός που εξατάζεται δεν είναι τύπου Arrhenius. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι τιμές που λαμβάνονται για τις παραμέτρους της ενέργειας ενεργοποίησης θα θεωρούνται ενεργές (effective) τιμές. Μία προσεγγιστική μέθοδος υπολογισμού της φαινόμενης ενέργειας ενεργοποίησης είναι αυτή του έυρους στο μισό ύψος της κορυφής. Η σχέση που δίνει την εκτίμηση είναι η E act TT 1 m = 7940( T T ) m 1 (2.9) όπου Τ1 είναι η θερμοκρασία που αντιστοιχεί στο μισό εύρος της κορυφής στην πλευρά χαμηλών θερμοκρασιών [9]. Στο Σχήμα 2.3 (αριστερό σκέλος) φαίνεται σχηματικά η διαδικασία ενός τυπικού πειράματος TSDC, καθώς και το διάγραμμα του ρεύματος αποπόλωσης συναρτήσει της θερμοκρασίας (θερμόγραμμα αποπόλωσης). Η κορυφή που εκλαμβάνεται από το θερμόγραμμα αντιστοιχεί σε κάποιο μηχανισμό αποπόλωσης. Ένα θερμόγραμμα αποπόλωσης είναι δυνατόν να περιέχει μία ή περισσότερες τέτοιες κορυφές. Εκτός από τη θερμοκρασία μεγίστου του ρεύματος αποπόλωσης, μία σημαντική πληροφορία που λαμβάνεται από το θερμόγραμμα αποπόλωσης είναι η συνεισφορά ενός μηχανισμού διηλεκτρικής αποκατάστασης στη στατική διηλεκτρική σταθερά στη θερμοκρασία πόλωσης Τp, που προκύπτει από τη σχέση: J Q ε = I( T ') dt ' ε E = = ε AE (2.10) 0 p 0 p 16

28 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ όπου Α το εμβαδόν διατομής του δοκιμίου και Q το φορτίο αποπόλωσης που υπολογίζεται με γραφική ολοκλήρωση της καμπύλης του ρεύματος αποπόλωσης. Τεχνική της επιλεκτικής πόλωσης Η τεχνική της επιλεκτικής πόλωσης (thermal sampling) [8] αποτελεί μία παραλλαγή της τυπικής μεθόδου TSDC, με στόχο την ανάλυση μίας σύνθετης κορυφής αποπόλωσης στις πρωταρχικές συνιστώσες τις, και μελέτη της κατανομής των ενεργειακών παραμέτρων. Στο δεξί σκέλος του Σχήματος 2.3 φαίνεται σχηματικά η διαδικασία ενός πειράματος επιλεκτικής πόλωσης. Γίνεται πόλωση σε μία θερμοκρασία Τp για χρόνο tp, ακολουθούμενη από αποπόλωση σε θερμοκρασία Τd λίγους βαθμούς χαμηλότερα από την Τp, για χρόνο td, με σκοπό να παραμείνει πολωμένο μόνο εκείνο το κλάσμα των διπόλων που αντιστοιχεί στο συγκεκριμένο θερμοκρασιακό παράθυρο. Στην συνέχεια το υλικό ψύχεται σε μία χαμηλή θερμοκρασία Τ0 και λαμβάνεται το ρεύμα αποπόλωσης κατά τη θέρμανση με σταθερό ρυθμό. Σχήμα 2.3: Μεταβολή της θερμοκρασίας, του επιβαλλόμενου ηλεκτρικού πεδίου και του παρατηρούμενου ρεύματος αποπόλωσης κατά τη διάρκεια ενός τυπικού πειράματος θερμορευμάτων αποπόλωσης (αριστερά) και ενός πειράματος επιλεκτικής πόλωσης (δεξιά) [8]. Επειδή το θερμοκρασιακό παράθυρο Τp Τd επιλέγεται συνήθως σχετικά στενό, της τάξης των λίγων βαθμών, πολώνεται ένα μικρό κλάσμα των διπόλων και μπορεί να θεωρηθεί, σε πρώτη προσέγγιση, ότι τα δίπολα που προσανατολίστηκαν χαρακτηρίζονται από απλό χρόνο αποκατάστασης. Έτσι η κορυφή που καταγράφεται με την τεχνική αυτή μπορεί, συνήθως, να περιγραφεί με τη θεωρητική εξίσωση

29 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ Επίσης, η σχέση 2.9 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετηθεί η φαινόμενη ενέργεια ενεργοποίησης συναρτήσει της θερμοκρασίας πόλωσης. Μία μέθοδος ανάλυσης των αποτελεσμάτων για την ενέργεια ενεργοποίησης βασίζεται στην εξίσωση των Eyring και Kauzmann [8], μια εξίσωση εναλλακτική των εξισώσεων Arrhenius και VFTH: 2πh H S τ ( T ) = exp exp kt kt k (2.11) όπου ΔΗ και ΔS η ενθαλπία και η εντροπία ενεργοποίησης αντίστοιχα. Η εξίσωση αυτή που προτάθηκε από τον Εyring για την περιγραφή χημικών αντιδράσεων, εφαρμόστηκε από τον Kauzmann στην περίπτωση της διηλεκτρικής αποκατάστασης. Συγκρίνοντας την εξίσωση αυτή με την εξίσωση Arrhenius, στην περίπτωση που η θερμοκρασιακή εξάρτηση της ΔS είναι αμελητέα, προκύπτει [8]: Eact = H+ kt (2.12) Λαμβάνοντας υπ όψη ότι για Τ= 300Κ ο όρος kτ είναι περίπου ev, ενώ οι τυπικές τιμές για την ενέργεια ενεργοποίησης είναι ev, προκύπτει ότι οι ενέργειες ενεργοποίησης όπως υπολογίζονται με τις δύο σχέσεις έχουν πολύ μικρή διαφορά και οι δύο σχέσεις δεν είναι δυνατό να διακριθούν με τη μέθοδο TSDC. Από τις σχέσεις 2.11, 2.12 προκύπτει ότι η ενέργεια ενεργοποίησης συνδέεται με τη θερμοκρασία Τ, στην οποία ο χρόνος αποκατάστασης θα πάρει την τιμή τ, με τη σχέση[8]: kt ' Eact = kt ' 1+ ln τ ' + ln + T ' S 2πh (2.13) Επιλέγοντας ως χρόνο αποκατάστασης το χαρακτηριστικό χρόνο ενός πειράματος TSDC, π.χ. τ = 100s, η εξίσωση 2.13 δίνει την εξάρτηση της ενέργειας ενεργοποίησης που υπολογίζεται από μία στοιχειώδη κορυφή σε ένα πείραμα επιλεκτικής πόλωσης, από τη θερμοκρασία της κορυφής. Αν η εντροπία ενεργοποίησης είναι μηδενική, η εξάρτηση της ενέργειας ενεργοποίησης από τη θερμοκρασία γίνεται γραμμική. Η περίπτωση αυτή εμφανίζεται συνήθως για τοπικούς μηχανισμούς μοριακής κινητικότητας που αντιστοιχούν σε σχετικά απλές κινήσεις μικρών μοριακών ομάδων. Η απόκλιση από τη γραμμικότητα, δηλαδή η εμφάνιση μη μηδενικών τιμών για την ΔS, συνδέεται με έναρξη συνεργασιακών κινήσεων στο πολυμερές. Κατεξοχήν συνεργασιακός μηχανισμός είναι ο μηχανισμός α που συνδέεται με την υαλώδη μετάβαση, αλλά μη μηδενικές τιμές για την εντροπία ενεργοποίησης μπορούν να παρατηρηθούν και σε τοπικούς μηχανισμούς σχετικά μεγάλης κλίμακας, που εμλέκουν δηλαδή ταυτόχρονή κίνηση μερικών γειτονικών ομάδων. 18

30 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ Διάταξη TSDC Για τις μετρήσεις θερμορευμάτων αποπόλωσης στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας, χρησιμοποιήθηκε η διάταξη ΤSDC του Εργαστηρίου Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας του Τομέα Φυσικής του ΕΜΠ. Η διάταξη διαθέτει ηλεκτρόμετρο Keithley 617 μεγάλης ευαισθησίας (10-14 Α), καθώς και σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας Quatro Novocontrol. Το ηλεκτρόμετρο χρησιμοποιείται τόσο για την επιβολή της τάσης, όσο και για την καταγραφή του ρεύματος αποπόλωσης. Η επιτρεπόμενη περιοχή σάρωσης θερμοκρασιών είναι από -160 έως 400 o C. 19

31 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ 20

32 ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΣΤΗ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ-ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ 3 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΣΤΗ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ - ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ 3.1 Μεταπτώσεις πολυμερών στη διηλεκτρική φασματοσκοπία Μηχανισμός α διηλεκτρικής αποκατάστασης (Δυναμική υαλώδης μετάβαση) Ο μηχανισμός α [22] που παρατηρείται στη διηλεκτρική φασματοσκοπία, συνδέεται άμεσα με τη θερμοδυναμική υαλώδη μετάβαση, η περιγραφή της οποίας έγινε στην παράγραφο 1.3. Η επικρατέστερη άποψη για τη φύση του μηχανισμού α, είναι ότι απεικονίζει τμηματικές διακυμάνσεις της πολυμερικής αλυσίδας. Συγκεκριμένα, διατακτικές αλλαγές (conformational changes) όπως π.χ. οι μεταπτώσεις gauche-trans, οδηγούν σε περιστροφικές διακυμάνσεις ενός διπολικού ανύσματος κάθετα προσαρτημένου στην πολυμερική αλυσίδα. Μία διακύμανση τέτοιου είδους δεν μπορεί να θεωρηθεί τοπικά περιορισμένη, καθώς εμπλέκονται σ αυτήν πολλοί βαθμοί ελευθερίας. Δεδομένης της διακύμανσης ενός τμήματος της αλυσίδας, αυξάνεται η πιθανότητα κίνησης γειτονικών τμημάτων. Έτσι, μπορεί να λεχθεί ότι ο α μηχανισμός αποτελεί μία μετάπτωση συνεργασιακού χαρακτήρα σε ενδομοριακό επίπεδο. Επιπλέον, δεδομένου ότι στη μάζα του πολυμερούς η διακύμανση ενός τμήματος λαμβάνει χώρα σε περιβάλλον στο οποίο συσπειρώνονται κατά τυχαίο ή οργανωμένο τρόπο τμήματα άλλων αλυσίδων, εξάγεται ότι ο συνεργασιακός χαρακτήρας του α μηχανισμού έχει και διαμορικό χαρακτήρα. Η πολυπλοκότητα του α μηχανισμού και οι συσχετισμοί που εμπεριέχονται σ αυτόν σε ατομικό και μοριακό επίπεδο, καθιστούν τον τελευταίο μη τετριμμένο πρόβλημα της φυσικής στερεάς κατάστασης. Όσον αφορά την θερμοκρασιακή εξάρτηση της συχνότητας μεγίστου των διηλεκτρικών απωλειών για τον μηχανισμό α, φαίνεται ότι αυτή προσεγγίζεται καλύτερα από μία σχέση VFTH της μορφής: A fa = f0 exp( ) (3.1) T T 0 21

33 ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΣΤΗ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ-ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ όπου A, f0 σταθερές, ενώ η σταθερά f0 τοποθετείται στο διάστημα Ηz. Η τιμή του Τ0 αντιστοιχεί στη λεγόμενη θερμοκρασία Vogel, και τοποθετείται 30-70Κ χαμηλότερα από την Τg. Εμπειρικά έχει διαπιστωθεί, ότι η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης Τg αντιστοιχεί σε συχνότητα 10-2 Hz. Έτσι ορίζεται η διηλεκτρική θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης, ως η θερμοκρασία στην οποία ο χρόνος αποκατάστασης γίνεται 100s, και δίνεται από τη σχέση: T = T + Diel g A f (3.2) Όσον αφορά στην διηλεκτρική ένταση Δεα του α μηχανισμού, η γενική εικόνα είναι ότι αυξάνεται γραμμικά με την μείωση της θερμοκρασίας. Το παράδοξο είναι ότι ο ρυθμός αύξησης αυξάνεται για θερμοκρασίες μικρότερες από την Τg. Η εξήγηση άπτεται διαμοριακών φαινομένων σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τέλος, μία κορυφή απωλειών του α μηχανισμού παρουσιάζει εύρος της τάξης των 2-6 δεκάδων Hz (εξαρτώμενο από τη δομή του πολυμερούς). Το εύρος της κορυφής του α μηχανισμού στα πολυμερή εξαρτάται από ποικίλους παράγοντες, όπως η θερμοκρασία, η δομή των αλυσίδων ή ο βαθμός σταυροδέσεως. Γενικά το εύρος μειώνεται με την αύξηση της θςερμοκρασίας, ενώ αυξάνεται δραματικά με την αύξηση των σταυροδεσμών. Θεωρία των Adam και Gibbs (συνεργασιμότητα) Οι Adam και Gibbs κατασκεύασαν μία θεωρία που λαμβάνει υπόψιν της το συνεργασιακό χαρακτήρα της υαλώδους μετάβασης [8]. Για να το κάνουν αυτό εισήγαγαν την έννοια της συνεργασιακά αναδιατασσόμενης περιοχής (cooperatively rearranging region, CRR). Η κίνηση ενός μορίου εξαρτάται, σε κάποιο βαθμό, από την κίνηση των γειτονικών μορίων: η κίνησή τους είναι δυνατή μόνο εφόσον ένας αριθμός z γειτονικών μορίων κινηθούν επίσης. Η CCR είναι η περιοχή μέσα στην οποία τα μόρια μπορούν να αναδιαταχθούν χωρίς να επηρεάζονται από τα μόρια έξω απ αυτήν. Το μήκος συνεργασιμότητας (cooperativity length) ξ είναι το μέσο μέγεθος αυτών των περιοχών Δευτερεύοντες μηχανισμοί διηλεκτρικής αποκατάστασης Τα περισσότερα άμορφα πολυμερή εμφανίζουν ένα δευτερεύοντα μηχανισμό β [22] σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από αυτές του μηχανισμού α. Η επικρατούσα θεωρία για την προέλευση του β μηχανισμού, είναι ότι ο τελευταίος οφείλεται σε τοπικές διακυμάνσεις του διπολικού ανύσματος. Συγκεκριμένα, οφείλεται σε διακυμάνσεις τοπικών τμημάτων της κύριας αλυσίδας, ή σε περιστροφικές διακυμάνσεις πλευρικών ομάδων ή και υποομάδων αυτών. Μία διαφορετική προσέγγιση του β μηχανισμού υποστήριξαν οι Goldstein και Johari. Σύμφωνα με τη θεωρία τους, ο μηχανισμός β αποτελεί γενικό χαρακτηριστικό της υαλώδους μετάπτωσης και της άμορφης κατάστασης, καθώς εμφανίζεται σε πλήθος 22

34 ΜΕΤΑΠΤΩΣΕΙΣ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΣΤΗ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ-ΜΟΡΙΑΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ υλικών, πλην των πολυμερών, που παρουσιάζουν υαλώδη περιοχή (π.χ. σε υαλώδη υγρά χαμηλού μοριακού βάρους). Η θερμοκρασιακή εξάρτηση του χρόνου αποκατάστασης για τον β μηχανισμό, προσομοιώνεται γενικά από μία εξίσωση τύπου Αrrhenius: E f f exp( act β = β ) (3.3) kt όπου f β ένας προεκθετικός παράγων της τάξης των Ηz. Η ενέργεια ενεργοποίησης Εact εξαρτάται τόσο από τα ενδογενή χαρακτηριστικά της περιστροφικής κίνησης, όσο και από το περιβάλλον της διακυμαινόμενης μονάδας. Τυπικές τιμές για την Εact είναι kj. mol -1. Όταν τα μόρια ενός υλικού έχουν εσωτερικούς βαθμούς ελευθερίας, είναι δυνατόν να εμφανισθούν επιπλέον μηχανισμοί αποκατάστασης που αντιστοιχούν σε ενδομοριακές κινήσεις. Ως τοπικοί μηχανισμοί, η θερμοκρασιακή τους εξάρτηση είναι, σχεδόν πάντα, Arrhenius Mηχανισμός αποκατάστασης Μaxwell-Wagner-Sillars Σε ανομοιογενή υλικά, με την έννοια ότι αποτελούνται από περιοχές με διαφορετική διηλεκτρική σταθερά και αγωγιμότητα, έχει παρατηρηθεί σε διηλεκτρικές μετρήσεις η ύπαρξη μιας επιπλέον διηλεκτρικής αποκατάστασης [3], η οποία οφείλεται στην ενδοεπιφανειακή πόλωση (φαινόμενο Maxwell-Wagner- Sillars, ή MWS). H περιοχή συχνοτήτων στην οποία παρατηρείται είναι ανάμεσα στις περιοχές που παρατηρούνται απώλειες λόγω αγωγιμότητας και λόγω διπολικού προσανατολισμού. Η δε ενέργεια ενεργοποίησης του μηχανισμού είναι αυτή της αγωγιμότητας της πιο αγώγιμης από τις δύο περιοχές και ο μηχανισμός χαρακτηρίζεται από συνεχή κατανομή των χρόνων αποκατάστασης. Μία ποιοτική ερμηνεία του φαινομένου είναι ότι φορτία κινούνται μέσα στις πιο αγώγιμες περιοχές και παγιδεύονται στις διεπιφάνειες μεταξύ αγώγιμων και μη περιοχών. Δημιουργούνται έτσι μεγάλα δίπολα που στνεισφέρουν στην πόλωση του υλικού και που ακολουθούν το εναλλασσόμενο πεδίο Μηχανισμοί διηλεκτρικής αποκατάστασης σε ημικρυσταλλικά πολυμερή Όπως έχει ήδη αναφερθεί στην παράγραφο 1.2, τα πολυμερή σπάνια κρυσταλλώνονται πλήρως, με αποτέλεσμα να είναι ως επί το πλείστον διφασικά συστήματα που αποτελούνται από κρυσταλλικές και άμορφες περιοχές. Το άμορφο μέρος επιδεικνύει την αντίστοιχη συμπεριφορά, όσον αφορά στους διηλεκτρικούς μηχανισμούς αποκατάστασης, με το άμορφο πολυμερές. Οι μεταπτώσεις [7] των κρυσταλλικών περιοχών συνήθως δεν ανιχνεύονται με τις διηλεκτρικές τεχνικές, λόγω κανόνων επιλογής (selection rules), με ορισμένες εξαιρέσεις όπως π.χ. τον γνωστό αcrystalline μηχανισμό διηλεκτρικής αποκατάστασης του πολυαιθυλενίου. 23

τραχύτητα των σωματιδίων δεν είχε μέχρι τώρα μελετηθεί σε σημαντικό βαθμό στη βιβλιογραφία. Η παρούσα μελέτη περιλαμβάνει μετρήσεις μορφολογίας,

τραχύτητα των σωματιδίων δεν είχε μέχρι τώρα μελετηθεί σε σημαντικό βαθμό στη βιβλιογραφία. Η παρούσα μελέτη περιλαμβάνει μετρήσεις μορφολογίας, Περίληψη Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής, υπό τον τίτλο Διεπιφανειακές αλληλεπιδράσεις και μοριακή δυναμική σε οργανικά-ανόργανα νανοσύνθετα πολυμερικά υλικά, είναι η συστηματική μελέτη

Διαβάστε περισσότερα

Μεταπτυχιακή εργασία. Μαλάμου Άννα

Μεταπτυχιακή εργασία. Μαλάμου Άννα Μεταπτυχιακή εργασία Πειραματική μελέτη της σχέσης δομής - ιδιοτήτων σε νανοσύνθετα πολυουρεθάνης και φυλλόμορφων πηλών Μαλάμου Άννα Επιβλέπων Καθηγητής: Πολύκαρπος Πίσσης Νανοσύνθετα πολυουρεθάνης με

Διαβάστε περισσότερα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΕΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. Εργαστήριο Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΕΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. Εργαστήριο Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΕΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Εργαστήριο Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Μελέτη θερμικών και διηλεκτρικών/ηλεκτρικών ιδιοτήτων

Διαβάστε περισσότερα

6η Εργαστηριακή Άσκηση Μέτρηση διηλεκτρικής σταθεράς σε κύκλωµα RLC

6η Εργαστηριακή Άσκηση Μέτρηση διηλεκτρικής σταθεράς σε κύκλωµα RLC 6η Εργαστηριακή Άσκηση Μέτρηση διηλεκτρικής σταθεράς σε κύκλωµα RLC Θεωρητικό µέρος Αν µεταξύ δύο αρχικά αφόρτιστων αγωγών εφαρµοστεί µία συνεχής διαφορά δυναµικού ή τάση V, τότε στις επιφάνειές τους θα

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Πολικοί Ομοιοπολικοί Δεσμοί & Διπολικές Ροπές 2 Όπως έχει

Διαβάστε περισσότερα

«Αλλαγές φάσης και μοριακή δυναμική σε πολυδιμεθυλοσιλοξάνη προσροφημένη σε νανοσωματίδια τιτανίας»

«Αλλαγές φάσης και μοριακή δυναμική σε πολυδιμεθυλοσιλοξάνη προσροφημένη σε νανοσωματίδια τιτανίας» ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Τομέας Φυσικής «Αλλαγές φάσης και μοριακή δυναμική σε πολυδιμεθυλοσιλοξάνη προσροφημένη σε νανοσωματίδια τιτανίας» Διπλωματική

Διαβάστε περισσότερα

EΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Ενότητα : Διαφορική Ανιχνευτική Θερμιδομετρία (DSC)

EΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Ενότητα : Διαφορική Ανιχνευτική Θερμιδομετρία (DSC) EΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Ενότητα : Διαφορική Ανιχνευτική Θερμιδομετρία (DSC) Διδάσκων : Κων/νος Τσιτσιλιάνης, Καθηγητής Ουρανία Κούλη, Ε.ΔΙ.Π. Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών 1 Σκοπός Η εξοικείωση

Διαβάστε περισσότερα

6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ 6-1 6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ 6.1. ΙΑ ΟΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Πολλές βιοµηχανικές εφαρµογές των πολυµερών αφορούν τη διάδοση της θερµότητας µέσα από αυτά ή γύρω από αυτά. Πολλά πολυµερή χρησιµοποιούνται

Διαβάστε περισσότερα

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών Θεματική Ενότητα 4: Διαδικασίες σε υψηλές θερμοκρασίες Τίτλος: Διαδικασίες μετασχηματισμού των φάσεων Ονόματα Καθηγητών: Κακάλη Γλυκερία, Ρηγοπούλου Βασιλεία Σχολή Χημικών

Διαβάστε περισσότερα

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής Παππάς Χρήστος Επίκουρος καθηγητής 1 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗΣ Η χημική θερμοδυναμική ασχολείται με τις ενεργειακές μεταβολές που συνοδεύουν μια χημική αντίδραση. Προβλέπει: ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή α) Τεχνική zchralski Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική ανάπτυξης μονοκρυστάλλων πυριτίου (i), αρίστης ποιότητας,

Διαβάστε περισσότερα

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd Email : stvrentzou@gmail.com

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd Email : stvrentzou@gmail.com 1 2.4 Παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού Λέξεις κλειδιά: ειδική αντίσταση, μικροσκοπική ερμηνεία, μεταβλητός αντισ ροοστάτης, ποτενσιόμετρο 2.4 Παράγοντες που επηρεάζουν την

Διαβάστε περισσότερα

2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος

2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος 2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος Όπως είναι γνωστό από την καθημερινή εμπειρία τα περισσότερα σώματα που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρικές ηλεκτρονικές

Διαβάστε περισσότερα

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί 1. Εισαγωγή 1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί Από την Ατομική Φυσική είναι γνωστό ότι οι επιτρεπόμενες ενεργειακές τιμές των ηλεκτρονίων είναι κβαντισμένες, όπως στο σχήμα 1. Σε

Διαβάστε περισσότερα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα Η κίνηση των ατόμων σε κρυσταλλικό στερεό Θερμοκρασία 0 Θερμοκρασία 0 Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

dq dt μεταβολή θερμοκρασίας C = C m ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ J mole Θερμικές ιδιότητες Θερμοχωρητικότητα

dq dt μεταβολή θερμοκρασίας C = C m ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ J mole Θερμικές ιδιότητες Θερμοχωρητικότητα ΥΛΙΚΑ Ι ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ 7 κές Ιδιότητες ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ κές ιδιότητες Θερμοχωρητικότητα κή διαστολή κή αγωγιμότητα γμ κή τάση Θερμοχωρητικότητα Η θερμοχωρητικότητα

Διαβάστε περισσότερα

κρυστάλλου απείρου μεγέθους.

κρυστάλλου απείρου μεγέθους. Κρυστάλλωση Πολυμερών Θερμοδυναμική της κρυστάλλωσης πολυμερών Θερμοκρασία ρασία τήξης πολυμερών Μεταβολή ειδικού όγκου ως προς τη θερμοκρασία σε γραμμικό πολυαιθυλένιο:., ακλασματοποίητο πολυμερές, ο,

Διαβάστε περισσότερα

Οι ουσίες μικρού μοριακού βάρους μπορούν να βρεθούν στη συμπυκνωμένη φάση σε δύο πιθανές καταστάσεις: α) τη στερεά, όπου παρατηρείται οργάνωση σε

Οι ουσίες μικρού μοριακού βάρους μπορούν να βρεθούν στη συμπυκνωμένη φάση σε δύο πιθανές καταστάσεις: α) τη στερεά, όπου παρατηρείται οργάνωση σε Άμορφα Πολυμερή Θερμοκρασία Υαλώδους Μετάπτωσης Κινητικότητα πολυμερικών αλυσίδων Οι ουσίες μικρού μοριακού βάρους μπορούν να βρεθούν στη συμπυκνωμένη φάση σε δύο πιθανές καταστάσεις: α) τη στερεά, όπου

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Γραπτό τεστ (συν-)αξιολόγησης στο μάθημα: «ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗ ΜΕΛΕΤΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΝΗΜΗΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ

ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΝΗΜΗΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΝΗΜΗΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ Το φαινόµενο της µνήµης σχήµατος συνδέεται µε τη δυνατότητα συγκεκριµένων υλικών να «θυµούνται» το αρχικό τους σχήµα ακόµα και µετά από εκτεταµένες παραµορφώσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 8: ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 8: ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Ενότητα 8: ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμική και Κινητική της Δομής. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμική και Κινητική της Δομής. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ Ενότητα 4: Θερμοδυναμική και Κινητική της Δομής Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 2 Χημικοί Δεσμοί

Κεφάλαιο 2 Χημικοί Δεσμοί Κεφάλαιο 2 Χημικοί Δεσμοί Σύνοψη Παρουσιάζονται οι χημικοί δεσμοί, ιοντικός, μοριακός, ατομικός, μεταλλικός. Οι ιδιότητες των υλικών τόσο οι φυσικές όσο και οι χημικές εξαρτώνται από το είδος ή τα είδη

Διαβάστε περισσότερα

Διατύπωση μαθηματικών εκφράσεων για τη περιγραφή του εγγενούς ρυθμού των χημικών αντιδράσεων.

Διατύπωση μαθηματικών εκφράσεων για τη περιγραφή του εγγενούς ρυθμού των χημικών αντιδράσεων. 25/9/27 Εισαγωγή Διατύπωση μαθηματικών εκφράσεων για τη περιγραφή του εγγενούς ρυθμού των χημικών αντιδράσεων. Οι ρυθμοί δεν μπορούν να μετρηθούν απευθείας => συγκεντρώσεις των αντιδρώντων και των προϊόντων

Διαβάστε περισσότερα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα Η κίνηση των ατόμων σε κρυσταλλικό στερεό Θερμοκρασία 0 Θερμοκρασία 0 Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΓENIKA Θερµική κατεργασία είναι σύνολο διεργασιών που περιλαµβάνει τη θέρµανση και ψύξη µεταλλικού προϊόντος σε στερεά κατάσταση και σε καθορισµένες θερµοκρασιακές και χρονικές συνθήκες.

Διαβάστε περισσότερα

XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Γλυκόζη + 6 Ο 2 6CO 2 + 6H 2 O ΔG o =-3310 kj/mol

XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Γλυκόζη + 6 Ο 2 6CO 2 + 6H 2 O ΔG o =-3310 kj/mol XHMIKH KINHTIKH XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Θερμοδυναμική: Εξετάζει και καθορίζει το κατά πόσο μια αντίδραση ευνοείται ενεργειακά (ΔG

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ηλεκτρικό ρεύμα ampere Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από μια περιοχή του χώρου. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Θερμικές Ιδιότητες Callister Κεφάλαιο 20, Ashby Κεφάλαιο 12

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Θερμικές Ιδιότητες Callister Κεφάλαιο 20, Ashby Κεφάλαιο 12 Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Θερμικές Ιδιότητες Callister Κεφάλαιο 20, Ashby Κεφάλαιο 12 Πως αντιδρά ένα υλικό στην θερμότητα. Πως ορίζουμε και μετράμε τα ακόλουθα μεγέθη: Θερμοχωρητικότητα Συντελεστή

Διαβάστε περισσότερα

υναµική ισορροπία Περιορισµένη περιστροφή Αναστροφή δακτυλίου Αναστροφή διάταξης Ταυτοµέρεια

υναµική ισορροπία Περιορισµένη περιστροφή Αναστροφή δακτυλίου Αναστροφή διάταξης Ταυτοµέρεια υναµική ισορροπία Η φασµατοσκοπία MR µπορεί να µελετήσει φυσικές και χηµικές διεργασίες, οι οποίες µεταβάλλονται µε το χρόνο. Μπορεί, για παράδειγµα, να µελετήσει την αλληλοµετατροπή δύο ή περισσότερων

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας,

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, Στοιχεία Χημικής Θερμοδυναμικής Κλάδοι της Θερμοδυναμικής Θερμοδυναμική: Ο κλάδος της επιστήμης που μελετά τις μετατροπές ενέργειας. Στην πραγματικότητα μετρά μεταβολές ενέργειας. Μελετά τη σχέση μεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ Θεωρητικη αναλυση μεταλλα Έχουν κοινές φυσικές ιδιότητες που αποδεικνύεται πως είναι αλληλένδετες μεταξύ τους: Υψηλή φυσική αντοχή Υψηλή πυκνότητα Υψηλή ηλεκτρική και θερμική

Διαβάστε περισσότερα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2016

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2016 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2016 Κεραμικών και Πολυμερικών Υλικών Κώστας Γαλιώτης, καθηγητής Τμήμα Χημικών Μηχανικών galiotis@chemeng.upatras.gr 1 Εισαγωγή Όπως ήδη είδαμε, η μηχανική συμπεριφορά των υλικών αντανακλά

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών Στοιχεία Χημικής Θερμοδυναμικής Κλάδοι της Θερμοδυναμικής Θερμοδυναμική: Ο κλάδος της επιστήμης που μελετά τις μετατροπές ενέργειας. Στην πραγματικότητα μετρά μεταβολές ενέργειας. Μελετά τη σχέση μεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

1 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ)

1 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ) ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΜΠ ΤΕΧΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 1 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ) Ε. Βιντζηλαίου (Συντονιστής), Ε. Βουγιούκας, Ε. Μπαδογιάννης Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ: «Μέτρηση Ηλεκτρικών Χαρακτηριστικών Πολυουρεθανικών και Εποδειδικών Ρητινών»

ΤΕΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ: «Μέτρηση Ηλεκτρικών Χαρακτηριστικών Πολυουρεθανικών και Εποδειδικών Ρητινών» ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΤΕΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ: «Μέτρηση Ηλεκτρικών Χαρακτηριστικών Πολυουρεθανικών και Εποδειδικών Ρητινών» Στα πλαίσια της σύμβασης ανάθεσης

Διαβάστε περισσότερα

3 ος ΘΕΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΘΕΩΡΙΑ

3 ος ΘΕΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΘΕΩΡΙΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 3 ος ΘΕΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1. Ο τρίτος θερμοδυναμικός Νόμος 2. Συστήματα με αρνητικές θερμοκρασίες 3. Θερμοδυναμικά

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΓΕΝΙΚΑ. Σύντομη αναφορά στον όρο «Χημική κινητική» ΠΩΣ ΟΔΗΓΟΥΜΑΣΤΕ ΣΤΑ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΓΕΝΙΚΑ. Σύντομη αναφορά στον όρο «Χημική κινητική» ΠΩΣ ΟΔΗΓΟΥΜΑΣΤΕ ΣΤΑ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΓΕΝΙΚΑ Σύντομη αναφορά στον όρο «Χημική κινητική» ΠΩΣ ΟΔΗΓΟΥΜΑΣΤΕ ΣΤΑ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ Α] ΘΕΩΡΙΑ ΣΥΓΚΡΟΥΣΕΩΝ Arrhenius Για να αντιδράσουν δυο μόρια πρέπει να συγκρουστούν αποτελεσματικά, δηλαδή

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. Πλαστικότητα, Διαρροή, Ολκιμότητα

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. Πλαστικότητα, Διαρροή, Ολκιμότητα ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ Πλαστικότητα, Διαρροή, Ολκιμότητα Διαρροή (Yielding) Αντοχή σε διαρροή (yield strength) είναι η τάση πέρα από την οποία το υλικό επιδεικνύει πλαστική συμπεριφορά

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών Εργαστηριακή Άσκηση 07 Εφελκυσμός Διδάσκοντες: Δρ Γεώργιος Ι. Γιαννόπουλος Δρ Θεώνη Ασημακοπούλου Δρ Θεόδωρος Λούτας Τμήμα Μηχανολογίας ΑΤΕΙ Πατρών Πάτρα 2011 1 Μηχανικές

Διαβάστε περισσότερα

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο:

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο: 1 2. Διοδος p-n 2.1 Επαφή p-n Στο σχήμα 2.1 εικονίζονται δύο μέρη ενός ημιαγωγού με διαφορετικού τύπου αγωγιμότητες. Αριστερά ο ημιαγωγός είναι p-τύπου και δεξια n-τύπου. Και τα δύο μέρη είναι ηλεκτρικά

Διαβάστε περισσότερα

v = 1 ρ. (2) website:

v = 1 ρ. (2) website: Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ρευστών Βασικές έννοιες στη μηχανική των ρευστών Μαάιτα Τζαμάλ-Οδυσσέας 17 Φεβρουαρίου 2019 1 Ιδιότητες των ρευστών 1.1 Πυκνότητα Πυκνότητα

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Διαγράμματα Φάσεων Callister Κεφάλαιο 11, Ashby Οδηγός μάθησης Ενότητα 2

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Διαγράμματα Φάσεων Callister Κεφάλαιο 11, Ashby Οδηγός μάθησης Ενότητα 2 Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Διαγράμματα Φάσεων Callister Κεφάλαιο 11, Ashby Οδηγός μάθησης Ενότητα 2 Έννοιες που θα συζητηθούν Ορισμός Φάσης Ορολογία που συνοδεύει τα διαγράμματα και τους μετασχηματισμούς

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι) η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ, Αγωγοί Διηλεκτρικά. Ν. Τράκας, Ι. Ράπτης Ζωγράφου 27.3.

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι) η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ, Αγωγοί Διηλεκτρικά. Ν. Τράκας, Ι. Ράπτης Ζωγράφου 27.3. ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι) 8-9 η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Αγωγοί Διηλεκτρικά Ν. Τράκας Ι. Ράπτης Ζωγράφου 7.3.9 Να επιστραφούν λυμένες μέχρι.4.9 οι ασκήσεις 3 4 5 [ΠΡΟΣΟΧΗ: Οι λύσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ Μονάδες - Τάξεις μεγέθους Μονάδες ενέργειας 1 cal = 4,19 J Πυκνότητα νερού 1 g/cm 3 = 1000 Kg/m 3. Ειδική θερμότητα νερού c = 4190 J/Kg.K = 1Kcal/Kg.K = 1 cal/g.k

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών Ή εξάτμιση, η τήξη και η μετατροπή του γραφίτη σε διαμάντι αποτελούν συνηθισμένα παραδείγματα αλλαγών φάσης χωρίς μεταβολή της χημικής σύστασης. Ορισμός φάσης: Μια

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην πυρηνοποίηση. http://users.auth.gr/~paloura/ Ομο- & ετερογενής πυρηνοποίηση: αρχικά στάδια ανάπτυξης υλικών ή σχηματισμού νέας φάσης.

Εισαγωγή στην πυρηνοποίηση. http://users.auth.gr/~paloura/ Ομο- & ετερογενής πυρηνοποίηση: αρχικά στάδια ανάπτυξης υλικών ή σχηματισμού νέας φάσης. Εισαγωγή στην πυρηνοποίηση. http://users.auth.gr/~paloura/ Αντικείμενο Ομο- & ετερογενής πυρηνοποίηση: αρχικά στάδια ανάπτυξης υλικών ή σχηματισμού νέας φάσης. Ομογενής πυρηνοποίηση: αυθόρμητος σχηματισμός

Διαβάστε περισσότερα

ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ

ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΑΛΥΣΙΔΑΣ Ποιά είναι η πυκνότητα μίας πολυμερικής αλυσίδας με μοριακό βάρος Μ και Ν μονομέρη; (η συγκέντρωση δηλαδή των μονομερών μέσα στον όγκο που καταλαμβάνει η αλυσίδα). Μέγεθος

Διαβάστε περισσότερα

Θεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου /3

Θεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου /3 Θεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου 2014 1/3 Πρόβλημα 2. Καταστατική Εξίσωση Van der Waals (11 ) Σε ένα πολύ γνωστό μοντέλο του ιδανικού αερίου, του οποίου η καταστατική εξίσωση περιγράφεται από το νόμο

Διαβάστε περισσότερα

Θερμικές Τεχνικές ΘΕΡΜΟΣΤΑΘΜΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (TG)

Θερμικές Τεχνικές ΘΕΡΜΟΣΤΑΘΜΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (TG) Θερμικές Τεχνικές Μια ομάδα τεχνικών με τις οποίες μετρείται κάποια φυσική ιδιότητα μιας ουσίας ή των προϊόντων αντίδρασής της ως συνάρτηση της θερμοκρασίας, όταν η τελευταία μεταβάλλεται κατά ένα προγραμματισμένο

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών Εργαστηριακή Άσκηση 02 Μεταλλογραφική Παρατήρηση Διδάσκοντες: Δρ Γεώργιος Ι. Γιαννόπουλος Δρ Θεώνη Ασημακοπούλου Δρ ΘεόδωροςΛούτας Τμήμα Μηχανολογίας ΑΤΕΙ Πατρών Πάτρα 2011

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ 1. Οι δυναμικές γραμμές ηλεκτροστατικού πεδίου α Είναι κλειστές β Είναι δυνατόν να τέμνονται γ Είναι πυκνότερες σε περιοχές όπου η ένταση του πεδίου είναι μεγαλύτερη δ Ξεκινούν

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι Ενότητα 11: Μεταπτώσεις πρώτης και δεύτερης τάξης Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι η εισαγωγή του παράγοντα της

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

ηλεκτρικό ρεύµα ampere Ηλεκτρικό ρεύµα Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι ο ρυθµός µε τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από µια περιοχή του χώρου. Η µονάδα µέτρησης του ηλεκτρικού ρεύµατος στο σύστηµα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ. Ενότητα : Ιδιότητες μακρομορίων στην στερεά κατάσταση. Διδάσκων : Κων/νος Τσιτσιλιάνης, Καθηγητής

ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ. Ενότητα : Ιδιότητες μακρομορίων στην στερεά κατάσταση. Διδάσκων : Κων/νος Τσιτσιλιάνης, Καθηγητής ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Ενότητα : Ιδιότητες μακρομορίων στην στερεά κατάσταση Διδάσκων : Κων/νος Τσιτσιλιάνης, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών 1 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΩΝ ΣΤΗ ΣΤΕΡΑΙΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Εσωτερική ενέργεια: Το άθροισμα της κινητικής (εσωτερική κινητική ενέργεια ή θερμική ενέργεια τυχαία, μη συλλογική κίνηση) και δυναμικής ενέργειας (δεσμών κλπ) όλων των σωματιδίων (ατόμων

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΝΑΝΟΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΜΗΤΡΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΝΑΝΟΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΜΗΤΡΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΝΑΝΟΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΜΗΤΡΑΣ ΚΑΡΑΒΙΤΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Υποψήφιος Διδάκτορας: Α. Χατζόπουλος Περίληψη Οι τελευταίες εξελίξεις

Διαβάστε περισσότερα

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ Ο πυκνωτής Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας. Η απλούστερη μορφή πυκνωτή είναι ο επίπεδος πυκνωτής, ο οποίος

Διαβάστε περισσότερα

Πείραμα 2 Αν αντίθετα, στο δοχείο εισαχθούν 20 mol ΗΙ στους 440 ºC, τότε το ΗΙ διασπάται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: 2ΗΙ(g) H 2 (g) + I 2 (g)

Πείραμα 2 Αν αντίθετα, στο δοχείο εισαχθούν 20 mol ΗΙ στους 440 ºC, τότε το ΗΙ διασπάται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: 2ΗΙ(g) H 2 (g) + I 2 (g) Α. Θεωρητικό μέρος Άσκηση 5 η Μελέτη Χημικής Ισορροπίας Αρχή Le Chatelier Μονόδρομες αμφίδρομες αντιδράσεις Πολλές χημικές αντιδράσεις οδηγούνται, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, σε κατάσταση ισορροπίας

Διαβάστε περισσότερα

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δίοδος Schottky Επαφές μετάλλου ημιαγωγού Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Τι είναι Ημιαγωγός Κατασκευάζεται με εξάχνωση μετάλλου το οποίο μεταφέρεται στην επιφάνεια

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Α.Μ. Νέτσου 1, Ε. Χουντουλέση 1, Μ.Περράκη 2, Α.Ντζιούνη 1, Κ. Κορδάτος 1 1 Σχολή Χημικών Μηχανικών, ΕΜΠ 2 Σχολή

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο 11 Μαΐου 2006 Κλάδοι της Θερμοδυναμικής Χημική Θερμοδυναμική: Μελετά τις μετατροπές ενέργειας που συνοδεύουν φυσικά ή χημικά φαινόμενα Θερμοχημεία: Κλάδος της Χημικής

Διαβάστε περισσότερα

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Διατάξεις ημιαγωγών p n Άνοδος Κάθοδος Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Άνοδος Κάθοδος dpapageo@cc.uoi.gr http://pc64.materials.uoi.gr/dpapageo

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών Εργαστηριακή Άσκηση 01 Κατηγοριοποιήση υλικών-επίδειξη δοκιμίων Διδάσκοντες: Δρ Γεώργιος Ι. Γιαννόπουλος Δρ Θεώνη Ασημακοπούλου Δρ ΘεόδωροςΛούτας Τμήμα Μηχανολογίας ΑΤΕΙ Πατρών

Διαβάστε περισσότερα

Τίτλος Μαθήματος: Βασικές Έννοιες Φυσικής. Ενότητα: Στερεά. Διδάσκων: Καθηγητής Κ. Κώτσης. Τμήμα: Παιδαγωγικό, Δημοτικής Εκπαίδευσης

Τίτλος Μαθήματος: Βασικές Έννοιες Φυσικής. Ενότητα: Στερεά. Διδάσκων: Καθηγητής Κ. Κώτσης. Τμήμα: Παιδαγωγικό, Δημοτικής Εκπαίδευσης Τίτλος Μαθήματος: Βασικές Έννοιες Φυσικής Ενότητα: Στερεά Διδάσκων: Καθηγητής Κ. Κώτσης Τμήμα: Παιδαγωγικό, Δημοτικής Εκπαίδευσης 7. Στερεά Η επιβεβαίωση ότι τα στερεά σώματα αποτελούνται από μια ιδιαίτερη

Διαβάστε περισσότερα

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΥΓΡΟΥ

Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΥΓΡΟΥ ΑΣΚΗΣΗ 13 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΙΔΙΚΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΥΓΡΟΥ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΒΑΣΙΚΕΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ 1.1. Εσωτερική ενέργεια Γνωρίζουμε ότι τα μόρια των αερίων κινούνται άτακτα και προς όλες τις διευθύνσεις με ταχύτητες,

Διαβάστε περισσότερα

14. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

14. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 14. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής-ενθαλπία Εντροπία και ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής Πρότυπες εντροπίες και ο τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής Ελεύθερη ενέργεια

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Η Επιστήμη της Θερμοδυναμικής ασχολείται με την ποσότητα της θερμότητας που μεταφέρεται σε ένα κλειστό και απομονωμένο σύστημα από μια κατάσταση ισορροπίας σε μια άλλη

Διαβάστε περισσότερα

Μεταλλικός δεσμός - Κρυσταλλικές δομές Ασκήσεις

Μεταλλικός δεσμός - Κρυσταλλικές δομές Ασκήσεις Μεταλλικός δεσμός - Κρυσταλλικές δομές Ασκήσεις Ποια από τις ακόλουθες προτάσεις ισχύει για τους μεταλλικούς δεσμούς; α) Οι μεταλλικοί δεσμοί σχηματίζονται αποκλειστικά μεταξύ ατόμων του ίδιου είδους μετάλλου.

Διαβάστε περισσότερα

Ερωτήσεις-Θέματα προηγούμενων εξετάσεων

Ερωτήσεις-Θέματα προηγούμενων εξετάσεων Ερωτήσεις-Θέματα προηγούμενων εξετάσεων Μέρος Α Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή 1.1. Ποια είναι η διάκριση μεταξύ Μεσοφάσεων και Υγροκρυσταλλικών φάσεων; Κεφάλαιο ο Είδη και Χαρακτηριστικά των Υγρών Κρυστάλλων.1.

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 ο. Χημική Κινητική. Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός, Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών. 35 panagiotisathanasopoulos.gr

Κεφάλαιο 3 ο. Χημική Κινητική. Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός, Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών. 35 panagiotisathanasopoulos.gr . Κεφάλαιο 3 ο Χημική Κινητική Χημικός, 35 Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών 36 Γενικα για τη χημικη κινητικη και τη χημικη Τι μελετά η Χημική Κινητική; Πως αντλεί τα δεδομένα

Διαβάστε περισσότερα

Οι περισσότεροι μονοτοιχωματικοί νανοσωλήνες έχουν διάμετρο περί του 1 νανομέτρου (υπενθυμίζεται ότι 1nm = 10 Å).

Οι περισσότεροι μονοτοιχωματικοί νανοσωλήνες έχουν διάμετρο περί του 1 νανομέτρου (υπενθυμίζεται ότι 1nm = 10 Å). 1 2 Οι περισσότεροι μονοτοιχωματικοί νανοσωλήνες έχουν διάμετρο περί του 1 νανομέτρου (υπενθυμίζεται ότι 1nm = 10 Å). Οι πολυτοιχωματικοί νανοσωλήνες άνθρακα αποτελούνται από δύο ή περισσότερους ομοαξονικούς

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑΣ Γραφείο 211 Επίκουρος Καθηγητής: Δ. Τσιπλακίδης Τηλ.: 2310 997766 e mail: dtsiplak@chem.auth.gr url:

Διαβάστε περισσότερα

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο. ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ Μονάδες - Τάξεις μεγέθους Μονάδες ενέργειας 1 cal = 4,19 J Πυκνότητα νερού 1 g/cm 3 = 1000 Kg/m 3. Ειδική θερμότητα νερού c = 4190 J/Kg.K = 1Kcal/Kg.K = 1 cal/g.k

Διαβάστε περισσότερα

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ 1 ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 Θέμα 1 Επιλέγοντας το κατάλληλο διάγραμμα φάσεων για ένα πραγματικό

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑΣ Γραφείο 211 Επίκουρος Καθηγητής: Δ. Τσιπλακίδης Τηλ.: 2310 997766 e mail: dtsiplak@chem.auth.gr url:

Διαβάστε περισσότερα

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Ο Πυρήνας του Ατόμου 1 Σκοποί: Ο Πυρήνας του Ατόμου 15/06/12 I. Να δώσει μία εισαγωγική περιγραφή του πυρήνα του ατόμου, και της ενέργειας που μπορεί να έχει ένα σωματίδιο για να παραμείνει δέσμιο μέσα στον πυρήνα. II. III.

Διαβάστε περισσότερα

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p Η επαφή p n Τι είναι Που χρησιμεύει Η επαφή p n p n Η διάταξη που αποτελείται από μία επαφή p n ονομάζεται δίοδος. Άνοδος Κάθοδος Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Διαβάστε περισσότερα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΙΚΡΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΔΙΑΤΑΞΕΙΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΟΡΙΑΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΑΛΛΑΓΕΣ ΦΑΣΗΣ ΣΕ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΠΡΟΣΡΟΦΗΜΕΝΑ ΣΕ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 10 η : Χημική κινητική. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 10 η : Χημική κινητική. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Ανόργανη Χημεία Ενότητα 10 η : Χημική κινητική Οκτώβριος 2018 Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής Ταχύτητες Αντίδρασης 2 Ως ταχύτητα αντίδρασης ορίζεται είτε η αύξηση

Διαβάστε περισσότερα

Περιεχόμενο της άσκησης Προαπαιτούμενες γνώσεις

Περιεχόμενο της άσκησης Προαπαιτούμενες γνώσεις Περιεχόμενο της άσκησης Προαπαιτούμενες γνώσεις Θερμική αγωγιμότητα στα στερεά Ηλεκτρική αγωγιμότητα μετάλλων Νόμος Wiedemann-Franz Αριθμός Lorenz Eιδική θερμότητα Προτεινόμενη βιβλιογραφία 1) Π. Βαρώτσος,

Διαβάστε περισσότερα

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα.

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα. Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα. Οι ηµιαγωγοι εχουν ηλεκτρικη ειδικη αντισταση (ή ηλεκτρικη αγωγιµοτητα) που κυµαινεται µεταξυ

Διαβάστε περισσότερα

[6] Να επαληθευθεί η εξίσωση του Euler για (i) ιδανικό αέριο, (ii) πραγματικό αέριο

[6] Να επαληθευθεί η εξίσωση του Euler για (i) ιδανικό αέριο, (ii) πραγματικό αέριο [1] Να βρεθεί ο αριθμός των ατόμων του αέρα σε ένα κυβικό μικρόμετρο (κανονικές συνθήκες και ιδανική συμπεριφορά) (Τ=300 Κ και P= 1 atm) (1atm=1.01x10 5 Ν/m =1.01x10 5 Pa). [] Να υπολογισθεί η απόσταση

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙ Ταχύτητα αντίδρασης και παράγοντες που την επηρεάζουν Διδάσκοντες: Αναπλ. Καθ. Β. Μελισσάς, Λέκτορας Θ. Λαζαρίδης Άδειες Χρήσης Το παρόν

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. Άσκηση 3: Πείραμα Franck-Hertz. Μέτρηση της ενέργειας διέγερσης ενός ατόμου.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ. Άσκηση 3: Πείραμα Franck-Hertz. Μέτρηση της ενέργειας διέγερσης ενός ατόμου. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Άσκηση 3: Πείραμα Franck-Hertz. Μέτρηση της ενέργειας διέγερσης ενός ατόμου. Επώνυμο: Όνομα: Α.Ε.Μ: ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκοπός της άσκησης που πραγματοποιήθηκε είναι η μελέτη

Διαβάστε περισσότερα

Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά.

Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά. Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά. Τα νευρικά κύτταρα περιβάλλονται από μία πλασματική μεμβράνη της οποίας κύρια λειτουργία είναι να ελέγχει το πέρασμα

Διαβάστε περισσότερα

M M n+ + ne (1) Ox + ne Red (2) i = i Cdl + i F (3) de dt + i F (4) i = C dl. e E Ecorr

M M n+ + ne (1) Ox + ne Red (2) i = i Cdl + i F (3) de dt + i F (4) i = C dl. e E Ecorr Επιταχυνόμενες μέθοδοι μελέτης της φθοράς: Μέθοδος Tafel και μέθοδος ηλεκτροχημικής εμπέδησης Αντώνης Καραντώνης, και Δημήτρης Δραγατογιάννης 1 Σκοπός της άσκησης Στην άσκηση αυτή θα μελετηθεί η διάβρωση

Διαβάστε περισσότερα

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι Τι είναι αέριο; Λέμε ότι μία ουσία βρίσκεται στην αέρια κατάσταση όταν αυθόρμητα

Διαβάστε περισσότερα

Εξεταστέα Ύλη στη Φυσική Γ Γυμνασίου

Εξεταστέα Ύλη στη Φυσική Γ Γυμνασίου Εξεταστέα Ύλη στη Φυσική Γ Γυμνασίου ΕΝΟΤΗΤΑ 1: Ενέργεια (Φυλλάδια) Ορισμός έργου σταθερής δύναμης που ασκείται σε ένα σώμα και έχει την ίδια διεύθυνση με την μετατόπιση του σώματος: W = Δύναμη x Μετατόπιση=

Διαβάστε περισσότερα

Θέμα 1 ο (30 μονάδες)

Θέμα 1 ο (30 μονάδες) ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Θέμα 1 ο (30 μονάδες) (Καθ. Β.Ζασπάλης) Θεωρείστε ένα δοκίμιο καθαρού Νικελίου

Διαβάστε περισσότερα

div E = ρ /ε 0 ρ p = - div P, σ p = P. n div E = ρ /ε 0 = (1 /ε 0 ) (ρ l + ρ p ) div (ε 0 E + P) = ρ l /ε 0

div E = ρ /ε 0 ρ p = - div P, σ p = P. n div E = ρ /ε 0 = (1 /ε 0 ) (ρ l + ρ p ) div (ε 0 E + P) = ρ l /ε 0 ιηλεκτρικά Υλικά Υλικά των µονώσεων Στερεά και ρευστά Επίδραση του Ηλεκτρικού πεδίου Η δράση του ηλεκτρικού πεδίου προσανατολίζει τα δίπολακαι δηµιουργεί το πεδίο της Πόλωσης Ρ Το προκύπτον πεδίο D της

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 1

ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 1 ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 1 Ενότητα: ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ Επιμέλεια: ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΚΟΥΤΡΟΥΜΑΝΗΣ Τμήμα: ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΤΡΑΣ 5 Μαρτίου 2015 2 ο Φροντιστήριο 1) Ποια είναι τα ηλεκτρόνια σθένους και ποιός ο ρόλος τους;

Διαβάστε περισσότερα

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÅÐÉËÏÃÇ

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÅÐÉËÏÃÇ 1 B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό κάθε µιας από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ

ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1. Όρια καταστατικής εξίσωσης ιδανικού αερίου 2. Αποκλίσεις των Ιδιοτήτων των πραγματικών αερίων από τους Νόμους

Διαβάστε περισσότερα

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ. Εισαγωγή. 3.1 Γενικά για τη χημική κινητική και τη χημική αντίδραση - Ταχύτητα αντίδρασης

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ. Εισαγωγή. 3.1 Γενικά για τη χημική κινητική και τη χημική αντίδραση - Ταχύτητα αντίδρασης 3 ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ 3 ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ Εισαγωγή Στην μέχρι τώρα γνωριμία μας με τη χημεία υπάρχει μια «σημαντική απουσία»: ο χρόνος... Είναι λοιπόν «καιρός» να μπει και ο χρόνος ως παράμετρος στη μελέτη ενός

Διαβάστε περισσότερα

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος Ανάλυση Τροφίμων Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ Ακαδημαϊκό Έτος 2018-2019 Δημήτρης Π. Μακρής PhD DIC Αναπληρωτής Καθηγητής Εσωτερική Ενέργεια & Καταστατικές

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΕΛΑΣΗ. Το εργαλείο διέλασης περιλαμβάνει : το μεταλλικό θάλαμο, τη μήτρα, το έμβολο και το συμπληρωματικό εξοπλισμό (δακτυλίους συγκράτησης κλπ.).

ΔΙΕΛΑΣΗ. Το εργαλείο διέλασης περιλαμβάνει : το μεταλλικό θάλαμο, τη μήτρα, το έμβολο και το συμπληρωματικό εξοπλισμό (δακτυλίους συγκράτησης κλπ.). ΔΙΕΛΑΣΗ Κατά τη διέλαση (extrusion) το τεμάχιο συμπιέζεται μέσω ενός εμβόλου μέσα σε μεταλλικό θάλαμο, στο άλλο άκρο του οποίου ευρίσκεται κατάλληλα διαμορφωμένη μήτρα, και αναγκάζεται να εξέλθει από το

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 23 ο. Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις

Μάθημα 23 ο. Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις Μάθημα 23 ο Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις Μεταλλικός Δεσμός Μοντέλο θάλασσας ηλεκτρονίων Πυρήνες σε θάλασσα e -. Μεταλλική λάμψη. Ολκιμότητα. Εφαρμογή δύναμης Γενική και

Διαβάστε περισσότερα

Στις εξισώσεις σχεδιασμού υπεισέρχεται ο ρυθμός της αντίδρασης. Επομένως, είναι βασικό να γνωρίζουμε την έκφραση που περιγράφει το ρυθμό.

Στις εξισώσεις σχεδιασμού υπεισέρχεται ο ρυθμός της αντίδρασης. Επομένως, είναι βασικό να γνωρίζουμε την έκφραση που περιγράφει το ρυθμό. Βασικές Εξισώσεις Σχεδιασμού (ΣΔΟΥΚΟΣ 2-, 2-) t = n i dn i V n i R και V = n i dn i t n i R Στις εξισώσεις σχεδιασμού υπεισέρχεται ο ρυθμός της αντίδρασης. Επομένως, είναι βασικό να γνωρίζουμε την έκφραση

Διαβάστε περισσότερα