ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΩΝ VII

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΩΝ VII"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΗΜΗ ΤΛΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΩΝ VII ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ υντάκτες: Ν.-Μ. ΜΠΑΡΚΟΤΛΑ & Α. ΠΑΪΠΕΣΗ ΦΕΒΡΟΤΑΡΙΟ 2011

2 1

3 ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙΕΦΟΜΕΝΑ ΚΕΥΑΛΑΙΟ 0: ΚΑΝΟΝΙΜΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟΤ ΕΙΑΓΨΓΗ ΚΑΝΟΝΕ ΑΥΑΛΕΙΑ ΠΡΟΕΛΕΤΗ ΣΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ... 8 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 1: ΙΝΑ ΕΙΑΓΨΓΗ ΔΙΑΣΑΕΙ ΣΨΝ ΙΝΨΝ ΚΑΙ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΜΟ ΣΗ ΕΠΙΥΑΝΕΙΑ ΣΟΤ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΑΡΤΣΗΣΑ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΝΗΗ ΜΕΘΟΔΟ ΜΕ ΟΠΣΙΚΟ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΟ ΜΕΘΟΔΟ ΜΕ ΗΛΕΚΣΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΟ ΑΡΨΗ ΑΛΛΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΙΚΑΝΟΣΗΣΑ ΔΙΑΒΡΨΦΗ ΕΨΣΕΡΙΚΗ ΔΟΜΗ ΣΨΝ ΙΝΨΝ ΥΑΜΑΣΟΚΟΠΙΑ ΤΠΕΡΤΘΡΟΤ ΗΛΕΚΣΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΟ ΔΙΕΛΕΤΗ (ΣΕΜ) ΜΗΦΑΝΙΚΕ ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΣΨΝ ΙΝΨΝ ΠΡΟΕΣΟΙΜΑΙΑ ΔΟΚΙΜΙΟΤ ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΜΗΦΑΝΙΚΗ ΔΟΚΙΜΗ ΕΥΕΛΚΤΣΙΚΕ ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΘΛΙΠΣΙΚΕ ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΑΠΟΚΡΙΗ Ε ΤΧΗΛΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΙΕ ΔΟΚΙΜΗ ΒΡΟΓΦΟΤ ΔΟΚΙΜΕ ΕΥΕΛΚΤΜΟΤ ΚΑΙ ΕΡΠΤΜΟΤ ΣΑΣΙΣΙΚΗ ΑΝΑΛΤΗ ΣΨΝ ΕΥΕΛΚΤΣΙΚΨΝ ΙΔΙΟΣΗΣΨΝ (WEIBULL ANALYSIS) ΑΝΑΥΟΡΕ ΚΕΥΑΛΑΙΟ 2: ΔΙΕΠΙΥΑΝΕΙΑ ΙΝΑ / ΜΗΣΡΑ ΕΙΑΓΨΓΗ ΠΡΟΔΙΟΡΙΜΟ ΠΡΟΥΤΗ ΙΝΑ/ΜΗΣΡΑ ΑΜΕΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΜΜΕΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΟΛΤΣΡΨΣΨΝ ΔΟΚΙΜΙΨΝ ΣΕΦΝΙΚΗ ΕΞΟΛΚΕΤΗ ΙΝΑ ΚΑΙ ΣΕΦΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟ-ΠΡΟΥΤΗ ΘΕΨΡΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΗ ΔΙΑΣΑΞΗ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΚΑΣΑΚΕΤΗ ΔΟΚΙΜΙΨΝ ΣΕΦΝΙΚΗ ΠΟΛΛΑΠΛΗ (ΜΟΝΟΝΗΜΑΣΙΚΗ) ΘΡΑΤΗ

4 ΘΕΨΡΙΑ ΜΕΛΕΣΗ ΣΗ ΔΙΕΠΙΥΑΝΕΙΑ ΜΕ ΥΑΜΑΣΟΓΡΑΥΙΑ RAMAN ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΗ ΔΙΑΣΑΞΗ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΚΑΣΑΚΕΤΗ ΔΟΚΙΜΙΨΝ ΜΕΣΡΗΗ ΣΟΤ ΚΡΙΙΜΟΤ ΜΗΚΟΤ ΘΡΑΤΗ ΤΝΟΧΗ ΚΕΥΑΛΑΙΟ 3: ΜΟΡΥΟΠΟΙΗΗ ΠΟΛΤΣΡΨΣΨΝ ΠΛΑΚΨΝ ΕΙΑΓΨΓΗ ΣΕΦΝΙΚΕ ΜΟΡΥΟΠΟΙΗΗ ΑΝΟΙΚΣΟΤ ΚΑΛΟΤΠΙΟΤ ΣΑΔΙΟ ΠΡΟΕΣΟΙΜΑΙΑ ΕΠΙΣΡΨΗ ΜΕ ΣΟ ΦΕΡΙ (ΓΝΨΣΗ ΚΑΙ Ψ ΜΟΡΥΟΠΟΙΗΗ ΕΠΑΥΗ Η ΤΓΡΗ ΕΠΙΣΡΨΗ) ΒΑΙΚΑ ΣΑΔΙΑ / ΚΤΚΛΟ ΚΑΣΕΡΓΑΙΑ ΣΤΠΙΚΟ ΠΑΡΑΘΤΡΟ ΕΠΕΞΕΡΓΑΙΑ ΕΞΟΠΛΙΜΟ ΚΑΣΕΡΓΑΙΑ ΚΑΙ SET-UP ΚΑΣΑΚΕΤΗ ΔΤΝΑΣΟΣΗΣΕ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΡΙΜΟΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΗΗ ΣΗ ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΥΑΛΙΗ ΠΟΙΟΣΗΣΑ ΕΥΑΡΜΟΓΕ ΚΑΙ ΒΙΟΜΗΦΑΝΙΚΗ ΦΡΗΗ ΜΟΡΥΟΠΟΙΗΗ ΜΕ ΚΕΝΟ (VACCUM-BAGGING) ΒΑΙΚΑ ΣΑΔΙΑ / ΚΤΚΛΟ ΔΙΕΡΓΑΙΨΝ (ΘΕΡΜΟΚΡΑΙΑ, ΠΙΕΗ ΚΛΠ) ΣΤΠΙΚΟ ΠΑΡΑΘΤΡΟ ΕΠΕΞΕΡΓΑΙΑ ΕΞΟΠΛΙΜΟ ΚΑΣΕΡΓΑΙΑ ΚΑΙ SET-UP ΚΑΣΑΚΕΤΗ ΔΤΝΑΣΟΣΗΣΕ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΡΙΜΟΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΗΗ ΣΗ ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΚΑΙ ΔΙΑΥΑΛΙΗ ΠΟΙΟΣΗΣΑ ΕΥΑΡΜΟΓΕ ΚΑΙ ΒΙΟΜΗΦΑΝΙΚΗ ΦΡΗΗ ΚΕΥΑΛΑΙΟ 4: ΜΗΦΑΝΙΚΕ ΔΟΚΙΜΕ ΤΝΘΕΣΨΝ ΤΛΙΚΨΝ ΕΙΑΓΨΓΗ ΣΟΦΟΙ ΣΨΝ ΜΗΦΑΝΙΚΨΝ ΔΟΚΙΜΨΝ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΣΙΚΟΙ ΣΤΠΟΙ ΜΗΦΑΝΙΚΨΝ ΔΟΚΙΜΨΝ ΙΔΙΑΙΣΕΡΟΣΗΣΕ ΣΟΝ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΜΟ ΣΨΝ ΤΝΘΕΣΨΝ ΤΛΙΚΨΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΣΙ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕ ΜΗΦΑΝΙΚΨΝ ΔΟΚΙΜΨΝ ΚΡΙΣΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΜΟΤ ΓΕΝΙΚΕ ΑΠΑΙΣΗΕΙ ΣΟΝ ΕΡΓΑΣΗΡΙΑΚΟ ΕΞΟΠΛΙΜΟ ΣΤΠΟΙ ΜΗΦΑΝΨΝ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΜΟΤ ΗΛΕΚΣΡΟΜΗΦΑΝΙΚΕ ΚΑΙ ΕΡΒΟΫΔΡΑΤΛΙΚΕ ΜΗΦΑΝΕ ΤΔΡΑΤΛΙΚΕ ΚΑΙ ΜΗΦΑΝΙΚΕ ΑΡΠΑΓΕ ΑΡΠΑΓΕ ΔΙΑΥΟΡΨΝ ΣΤΠΨΝ ΚΑΣΕΡΓΑΙΑ ΣΟΤ ΕΨΣΕΡΙΚΟΤ ΣΨΝ ΑΡΠΑΓΨΝ ΔΟΚΙΜΙΑ

5 ΠΡΟΕΣΟΙΜΑΙΑ ΔΟΚΙΜΙΨΝ ΠΡΟΕΣΟΙΜΑΙΑ (CONDITIONING) KAI ΑΠΟΘΗΚΕΤΗ ΠΡΙΝ ΣΗΝ ΔΟΚΙΜΗ ΜΕΣΡΗΗ ΣΨΝ ΣΑΕΨΝ ΚΑΙ ΣΨΝ ΠΑΡΑΜΟΡΥΨΕΨΝ ΣΑΕΙ ΠΑΡΑΜΟΡΥΨΕΙ ΕΥΕΛΚΤΣΙΚΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΚΙΜΗ ΘΛΙΠΙΚΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΚΙΜΗ ΕΙΔΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΣΑ ΣΙ ΘΛΙΠΣΙΚΕ ΔΟΚΙΜΕ ASTM ΚΑΙ ΑΛΛΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΚΙΜΗ ΦΕΔΙΑΜΟ ΔΟΚΙΜΙΨΝ ΕΙΔΙΚΕ ΔΙΑΣΑΞΕΙ ΔΟΚΙΜΨΝ ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΣΡΗΗ ΠΑΡΑΜΟΡΥΨΗ ΔΙΑΣΜΗΣΙΚΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΚΙΜΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΣΑ ΚΑΣΑ ΣΗΝ ΕΚΣΕΛΕΗ ΔΟΚΙΜΨΝ ΔΙΑΣΜΗΗ ASTM ΚΑΙ ΑΛΛΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΦΕΔΙΑΜΟ ΔΟΚΙΜΙΨΝ ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΣΡΗΗ ΠΑΡΑΜΟΡΥΨΗ ΚΑΜΠΣΙΚΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΚΙΜΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΣΑ ΚΑΣΑ ΣΗΝ ΕΚΣΕΛΕΗ ΔΟΚΙΜΨΝ ΚΑΜΧΗ ASTM ΚΑΙ ΑΛΛΕ ΜΕΘΟΔΟΙ ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΣΡΗΗ ΠΑΡΑΜΟΡΥΨΗ/ΜΕΣΑΣΟΠΙΗ ΔΟΚΙΜΕ ΥΟΡΣΙΗ ΠΟΛΛΑΠΛΨΝ ΔΙΕΤΘΤΝΕΨΝ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΔΟΚΙΜΗ ΔΙΑΞΟΝΙΚΗ ΥΟΡΣΙΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΔΟΚΙΜΗ ΣΡΙΑΞΟΝΙΚΗ ΥΟΡΣΙΗ ΟΡΓΑΝΑ ΜΕΣΡΗΗ ΠΑΡΑΜΟΡΥΨΗ ΔΟΚΙΜΕ ΘΡΑΤΣΟΜΗΦΑΝΙΚΗ ΙΣΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΑΡΦΕ ΘΡΑΤΣΟΜΗΦΑΝΙΚΗ ΔΟΚΙΜΕ Ε ΤΝΘΗΚΕ ΔΙΑΥΟΡΕΣΙΚΕ ΑΠΟ ΑΤΣΕ ΣΟΤ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΣΟ ΚΟΙΝΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΣΑ / ΠΡΟΥΤΛΑΞΕΙ ΔΟΚΙΜΕ ΤΧΗΛΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΙΑ ΔΟΚΙΜΕ ΦΑΜΗΛΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΙΑ ΔΟΚΙΜΕ Ε ΔΟΚΙΜΙΑ ΤΝΘΗΚΨΝ ΤΓΡΑΙΑ ΤΜΠΕΡΑΜΑΣΑ ΑΝΑΥΟΡΕ

6 5

7 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 0: ΚΑΝΟΝΙΜΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟΤ 6

8 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 0: ΚΑΝΟΝΙΜΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟΤ 0.0. ΕΙΑΓΨΓΗ κοπός του Εργαστηρίου Τλικών VII - ύνθετα Τλικά: Φαρακτηρισμός και Ιδιότητες είναι να δώσει μια άμεση πρακτική εμπειρία στο φοιτητή σχετικά με τις διαδικασίες κατασκευής συνθέτων υλικών πολυμερικής μήτρας, τις διαδικασίες προετοιμασίες δοκιμίων και τον χαρακτηρισμό της μηχανικής συμπεριφοράς αυτών των υλικών. Επιπλέον, διδάσκονται και διάφοροι μέθοδοι μετρήσεων και ανάλυσης των παρατηρήσεων, οι οποίες είναι απαραίτητες για κάθε είδους πειραματική εργασία. Ελπίζουμε ότι ο φοιτητής θα αποκτήσει αρκετή εμπειρία να δουλεύει σωστά και μεθοδικά, ώστε να μπορεί, να κρίνει αν πειραματικά αποτελέσματα είναι αξιόπιστα ή όχι. Για την επιτυχία του εργαστηρίου χρειάζεται προπαρασκευή. Κάθε φοιτητής πρέπει να είναι αρκετά προετοιμασμένος σχετικά με το θεωρητικό υπόβαθρο του πειράματος και με τη πειραματική διαδικασία που θα ακολουθηθεί στο εργαστήριο. ε αυτό εδώ το εγχειρίδιο δίδεται πρώτα μια περιληπτική θεωρία που αναφέρεται στο υπό εκτέλεση πείραμα. τις περισσότερες των ασκήσεων η πειραματική διαδικασία που πρέπει να ακολουθηθεί θα δίδεται σε ξεχωριστά εργαστηριακά φυλλάδια ΚΑΝΟΝΕ ΑΥΑΛΕΙΑ Απαγορεύεται αυστηρά το κάπνισμα και η κατανάλωση τροφίμων και ποτών, τόσο στους κύριους, όσο και στους βοηθητικούς χώρους του εργαστηρίου. Κατά τη διάρκεια του εργαστηρίου τα κινητά τηλέφωνα πρέπει να είναι απενεργοποιημένα. ε περίπτωση εγκαύματος ή τραυματισμού πρέπει να ειδοποιείται αμέσως ο υπεύθυνος του εργαστηρίου. Η χρήση χημικών αντιδραστηρίων και διαλυτών, γραμμών κενού και υψηλών θερμοκρασιών στα εργαστήρια καθιστά επιβεβλημένη τη λήψη υποχρεωτικών μέτρων ασφαλείας. Οι φοιτητές, (α) δεν πρέπει να εισπνέουν και γενικότερα να έρχονται σε επαφή με χημικές ουσίες. (β) απαγορεύεται να τρέχουν και να περιφέρονται άσκοπα μέσα στο χώρο του εργαστηρίου, όπως και να ενοχλούν τους συναδέλφους τους, ιδιαίτερα όταν εκτελούν χειρισμούς. (γ) είναι υποχρεωμένοι να φορούν εργαστηριακή μπλούζα η/και γυαλιά ασφαλείας στις ασκήσεις που αυτό επισημαίνεται. (δ) δεν χρησιμοποιούν συσκευές που βρίσκονται στο χώρο του εργαστηρίου, αλλά δεν σχετίζονται με την άσκηση που εκτελούν. (ε) δεν πρέπει να φορούν φακούς επαφής σε περιπτώσεις που χρησιμοποιούνται οργανικοί διαλύτες (στ) πρέπει να γνωρίζουν τα σημεία που βρίσκονται τα ντους ασφαλείας, οι πυροσβεστήρες και οι έξοδοι κινδύνου του εργαστηρίου Η χρήση ειδικών πυρίμαχων γαντιών επιβάλλεται σε περιπτώσεις χειρισμού οργάνων και δοκιμίων σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο χειρισμός πάσης φύσεως διεργασιών που περιλαμβάνει εύφλεκτες, διαβρωτικές ή τοξικές ουσίες πρέπει να πραγματοποιείται στους απαγωγούς. Οι φοιτητές που δεν τηρούν τους κανόνες ασφαλείας του εργαστηρίου αποκλείονται από την εκτέλεση της άσκησης και χρεώνονται με την αντίστοιχη αδικαιολόγητη απουσία. 7

9 0.2. ΠΡΟΕΛΕΤΗ ΣΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ Η ώρα προσέλευσης και η διάρκεια κάθε εργαστηρίου θα τηρούνται σχολαστικά. Οι φοιτητές που καθυστερούν αδικαιολόγητα πέραν των 5 λεπτών θα θεωρούνται ΑΠΟΝΣΕ. ΑΠΟΤΙΕ Για να θεωρηθεί ολοκληρωμένη η παρακολούθηση του εργαστηρίου επιτρέπεται το πολύ μία (1) ΑΠΟΤΙΑ. Για τους φοιτητές που έχουν μια απουσία δίδεται το δικαίωμα συμπληρωματικής άσκησης η οποία θα πραγματοποιείται στο τέλος του εξαμήνου. ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΑ Ο συνολικός βαθμός του μαθήματος θα είναι αποτέλεσμα γραπτής εξέτασης στο τέλος του εξαμήνου (70% του βαθμού), γραπτής ή και προφορικής εξέτασης κατά την διεξαγωγή των εργαστηριακών ασκήσεων (απαραίτητη η επιτυχής εξέταση 30% του βαθμού. Η αποτυχημένη εξέταση των εργαστηριακών ασκήσεων αποτελεί λόγο επανάληψης του εργαστηριακού μαθήματος. 8

10 9

11 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 1: ΙΝΑ 10

12 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 1: ΙΝΑ 1.0. ΕΙΑΓΨΓΗ τη σύγχρονη βιομηχανία σύνθετων υλικών, χρησιμοποιείται μία μεγάλη ποικιλία υλικών, σε μορφή ινών, για την ενίσχυση πλαστικών, μεταλλικών και κεραμικών υλικών. Οι ίνες είναι συνήθως λεπτές μορφές ύλης με διαμέτρους της τάξης των 10 μm και μήκη που κυμαίνονται μεταξύ μερικών mm και μεγάλων τιμών, στην περίπτωση που αναφερόμαστε σε συνεχείς/απεριόριστου μήκους ίνες (ανάλογα με το μήκος του συνθέτου που ενισχύουν παίρνουν και διαφορετικές τιμές). Οι ίνες παραδοσιακά χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση των μητρικών υλικών, κάνοντάς τα ισχυρότερα, πιο δύσκαμπτα και πιο σκληρά. Επιπλέον, οι ίνες μπορεί να έχουν και άλλες ιδιότητες εξίσου σημαντικές με τις παραπάνω, όπως χαμηλή πυκνότητα, ηλεκτρική αγωγιμότητα και θερμική αντίσταση. Σο σχήμα των ινών (μακριές και λεπτές) είναι ιδανικό για μεταφορά φορτίων όταν αυτές εμβαπτίζονται σε μητρικό υλικό, οπότε είναι και ο προτιμητέος τύπος ενίσχυσης. Σο γεγονός όμως ότι είναι πολύ λεπτές, δημιουργούσε σημαντικές δυσκολίες μέχρι την δεκαετία του 60 στον προσδιορισμό της διατομής των ινών, οπότε και ανακαλύφτηκε η τεχνική της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM). Για αυτό τον λόγο η βιομηχανία ινών ανέπτυξε την δική της μονάδα μέτρησης, η οποία βασίζεται στο βάρος της ίνας ανά μονάδα μήκους, με σκοπό να «κανονικοποιήσει» ιδιότητες, όπως η αντοχή, χωρίς την ανάγκη διαίρεσης με την διατομή του δοκιμίου. Ακόμα και σήμερα η ακριβής μέτρηση των διαστάσεων των ινών είναι ιδιαίτερα δύσκολη διαδικασία. Σα όρια ανάλυσης που παρέχονται από ένα οπτικό μικροσκόπιο είναι περιορισμένα και καθορίζονται από το μήκος κύματος του φωτός το οποίο είναι περίπου 0.5 μm. Οι μέθοδοι δοκιμής που οποίες έχουν αναπτυχθεί για τον χαρακτηρισμό τυπικών υλικών υψηλής απόδοσης δύσκολα προσαρμόζονται στον χαρακτηρισμό ινών. Σο μέγεθος των κόκκων πολλών μετάλλων και κεραμικών υλικών που χρησιμοποιούνται σε κατασκευαστικές εφαρμογές είναι συχνά τόσο μεγάλο όσο και η διάμετρος των ινών με αποτέλεσμα να είναι απαραίτητη η κατανόηση της μικροδομής των ινών σε μία τάξη μεγέθους μικρότερη από αυτή που χρησιμοποιείται για παραδοσιακά υλικά και πολύ συχνά αυτό παραπέμπει σε ατομικό επίπεδο μελέτης. Σο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο είναι για αυτό το λόγο απαραίτητο εργαλείο για την κατανόηση της σχέσης μικροδομής και ιδιοτήτων των ινών. Δεν υπάρχει βασική διαφορά μεταξύ των ινών που χρησιμοποιούνται για να κατασκευαστούν υφάσματα («πανιά») από σύνθετα και αυτών που χρησιμοποιούνται αυτόνομα ως ενισχυτικά υλικά αφού η χρήση των ινών καθορίζεται κατά κύριο λόγο από τις ιδιότητές τους. Σο παρόν εργαστηριακό μάθημα έχει σαν στόχο να εξηγήσει τους τρόπους με τους οποίους είναι δυνατόν να καθοριστούν οι ιδιότητες των ινών με έμφαση στις μηχανικές ιδιότητές τους ΔΙΑΣΑΕΙ ΣΨΝ ΙΝΨΝ ΚΑΙ ΦΑΡΑΚΣΗΡΙΜΟ ΣΗ ΕΠΙΥΑΝΕΙΑ ΣΟΤ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΑΡΤΣΗΣΑ Η γραμμική πυκνότητα, που ορίζεται ως μάζα της ίνας ανά μονάδα μήκους της ίνας, χρησιμοποιείται συνήθως από τους κατασκευαστές ινών σαν μία μονάδα προσδιορισμού της λεπτότητάς της. Τπάρχουν τρία κύρια συστήματα τα οποία χρησιμοποιούνται για την μέτρηση της γραμμικής πυκνότητας. Σο πιο παλιό από αυτά τα συστήματα, το οποίο αναπτύχτηκε για τις ίνες μεταξιού, είναι το σύστημα ντενιέ (denier). Η γραμμική πυκνότητα μίας ίνας στο σύστημα denier είναι το βάρος σε γραμμάρια μίας ίνας μήκους 11

13 9000m. Σην δεκαετία του 30 προτάθηκε ακόμα ένα σύστημα το οποίο είναι γνωστό ως σύστημα grex. το σύστημα grex η γραμμική πυκνότητα ορίζεται ως το βάρος σε γραμμάρια μίας ίνας μήκους m. Σο σύστημα grex μετονομάστηκε σε σύστημα decitex, και είναι σήμερα η εγκεκριμένη μονάδα για μέτρηση γραμμικής πυκνότητας στο σύστημα μονάδων SI. Σο τρίτο σύστημα που χρησιμοποιείται αρκετά είναι το tex. Η γραμμική πυκνότητα μίας ίνας στο σύστημα tex, καθορίζεται από το βάρος σε γραμμάρια μίας ίνας μήκους 1000m. Η γραμμική πυκνότητα μεμονωμένων ινών συνήθως δεν παρέχεται από τους κατασκευαστές ινών. Αντίθετα αυτό που παρέχεται είναι η γραμμική πυκνότητα ενός ολόκληρου νήματος/πλεξούδας (yarn) ή ενός δέματος ινών που χαρακτηρίζεται ως «στουπί» (tow). Σαυτόχρονα παρέχεται και ο αριθμός των ινών που περιέχονται σε μία πλεξούδα ή σε ένα στουπί. Απλή διαίρεση της γραμμικής πυκνότητας της πλεξούδας ή του στουπιού με τον αριθμών των ινών που περιέχονται στην πλεξούδα ή στο στουπί, οδηγεί στον υπολογισμό της μέσης γραμμικής πυκνότητας μίας ίνας και αυτός είναι ο αριθμός που χρησιμοποιείται πολύ συχνά από τους κατασκευαστές και τους χρήστες ινών. Παρόλα αυτά είναι πολύ πιο ακριβές να μετράται η γραμμική πυκνότητα μεμονωμένων ινών, και αυτό μπορεί να γίνει με μέτρηση του βάρους της ίνας. Αν dl είναι η γραμμική πυκνότητα και w το βάρος μιας ίνας γνωστού μήκους τότε: ws d i (Εξ. 1) l όπου S είναι μία σταθερά (με μονάδες mg -1 ) για κάθε σύστημα. τον πίνακα 1.1 δίνονται αυτές οι σταθερές για τα συστήματα denier, decitex, και tex. Πίνακας 1.1: Προσδιορισμός της σταθεράς S για τα συστήματα denier, decitex, και tex Σο εμβαδό διατομής της ίνας, A, μπορεί να προσδιοριστεί από την γραμμική πυκνότητα, αν είναι γνωστή η πυκνότητα, ρ, χρησιμοποιώντας την σχέση: dl A (Εξ. 2) S Ο πίνακας 1.2 περιέχει τιμές της πυκνότητας διαφόρων ινών που χρησιμοποιούνται ως ενίσχυση σε σύνθετα υλικά. 12

14 Πίνακας 1.2: Σιμές πυκνότητας ινών που χρησιμοποιούνται ευρέως ως ενίσχυση σε σύνθετα υλικά Η δυσκολία που υπάρχει στην εφαρμογή των μεθόδων βαρύτητας έγκειται στο γεγονός ότι οι ίνες είναι γενικά πολύ λεπτές (της τάξης του 0.01± mgm -1 ) και άρα είναι πολύ δύσκολο να της χειριστεί κανείς. Επιπλέον απαιτούν πολύ ακριβούς ζυγούς για ακριβή μέτρηση του βάρους τους, και απαιτείται μεγάλη ακρίβεια στην περίπτωση που μετρώνται μικρά μήκη. Ο δεύτερος λόγος της δυσκολίας έγκειται στο γεγονός ότι η μέτρηση του βάρους δεν λαμβάνει υπόψη της τοπικές μεταβολές στην διάμετρο της ίνας. Έχει βρεθεί (Wagner et al., 1984) ότι κατά μήκος μίας ίνας υπάρχει διακύμανση στο εμβαδό διατομής της, η οποία μπορεί να μεταβάλλεται μεταξύ 1.3% και 22.4%, ενώ η διακύμανση από ίνα σε ίνα μεταβάλλεται μεταξύ 5.9 και 38%. Παρόλα αυτά το μεγαλύτερο πλεονέκτημα που προκύπτει από την χρήση της γραμμικής πυκνότητας οφείλεται στο γεγονός ότι η μέθοδος δεν επηρεάζεται από το σχήμα της διατομής της ίνας. Όπως φαίνεται και από την εξίσωση 2, το εμβαδό της διατομής προκύπτει απευθείας από την πυκνότητα και την γραμμική πυκνότητας; οπότε οι διαστάσεις της ίνας δεν είναι απαραίτητες. Σο γεγονός αυτό κάνει την παρούσα τεχνική ιδιαίτερα χρήσιμη για ίνες ακανόνιστης διατομής ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΟΝΗΗ Η χρήση ταλαντωτών (vibroscopes) εισήχθη από τον Gonsalves (1947), και είναι ευρέως διαδεδομένη στην υφαντουργική βιομηχανία για την μέτρηση της γραμμικής πυκνότητας εξαιρετικά λεπτών ινών. Όλοι οι ταλαντωτές βασίζονται στην αρχή ταλάντωσης ενός σχοινιού (κλωστής ή και ίνας) στην θεμελιώδη, φυσική συχνότητα (f) για τον προσδιορισμό της γραμμικής πυκνότητας. Η αρχή αυτή υποστηρίζει ότι: για ένα απολύτως εύκαμπτο σκοινί το οποίο έχει σταθεροποιηθεί σε δύο κόμβους και βρίσκεται υπό εφελκυσμό, T, και το οποίο ταλαντώνεται χωρίς φαινόμενα απόσβεσης, η γραμμική πυκνότητα, dl, σχετίζεται με την θεμελιώδη φυσική συχνότητα f με την ακόλουθη σχέση: f T (Εξ. 3) 2 4d l l όπου l είναι το μήκος μεταξύ των κόμβων, όπως φαίνεται και στην εικόνα

15 Εικόνα 1.1: Ίνα υπό τάση κατά την διάρκεια πειράματος με ταλαντωτή Οι μέθοδοι ταλαντωτών χρησιμοποιούνται κυρίως σε ίνες με γραμμικές πυκνότητες μικρότερες του 1mgm -1 (9 denier, 10 decitex, 1 tex). Λόγω της επιμήκυνσης της ίνας, οι συνθήκες εφελκυσμού πρέπει να επιλεχθούν με προσοχή ώστε να μην επηρεάσουν την διατομή της ίνας. Σο ASTMD1557(ASTM, 1989) συστήνει το εφαρμοζόμενο φορτίο να μην δημιουργεί επιμήκυνση μεγαλύτερη από 0.5%. Αφού η γραμμική πυκνότητα και το εμβαδό διατομής, όπως αυτό προκύπτει από την Εξίσωση 2, καθορίζονται απευθείας δεν υπάρχει ούτε εδώ πρόβλημα όταν οι ίνες έχουν ακανόνιστη διατομή. Ο Robinson et al. (1986), μετά από πειράματα σε ίνες Au και W, επιβεβαίωσε ότι η χρήση της μεθόδου δόνησης δίνει ακριβώς τα ίδια αποτελέσματα για την γραμμική πυκνότητα με αυτά που προκύπτουν από την μέθοδο της βαρύτητας ΜΕΘΟΔΟ ΜΕ ΟΠΣΙΚΟ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΟ Για τον καθορισμό των χαρακτηριστικών μίας ίνας είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την διατομή της ώστε να μπορούμε να μετατρέπουμε το φορτίο θραύσης σε αντοχή αστοχίας. Μία προφανής μέθοδος θα ήταν η απευθείας μέτρηση χρησιμοποιώντας οπτικό μικροσκόπιο αλλά αυτό δεν είναι τόσο εύκολο όσο μπορεί να φαίνεται, αφού η ακρίβεια μέτρησης, με οποιαδήποτε τεχνική βασίζεται στο ορατό φως, περιορίζεται από το μήκος κύματος του φωτός. Διακριτική ικανότητα είναι η ικανότητα να διακρίνουμε δύο αντικείμενα τα οποία βρίσκονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Τπό ιδανικές συνθήκες, το ανθρώπινο μάτι χωρίς υποβοήθηση- μπορεί να διακρίνει δύο αντικείμενα τα οποία βρίσκονται σε απόσταση 60 μm αλλά γενικότερα η χωρική διακριτική ικανότητα βρίσκεται μεταξύ 120 μm και 300 μm (McCrone et al., 1984). Φρησιμοποιώντας οπτικό μικροσκόπιο, η διακριτική ικανότητα μπορεί να είναι μέχρι και 100 nm. Γενικά, η διακριτική ικανότητα, RP, ενός φακού δίνεται από την ακόλουθη σχέση: 0.61 RP (Εξ. 4) NA 14

16 όπου λ είναι το μήκος κύματος του φωτός (περίπου 450 nm έως 740 nm για το ορατό φως) και NA είναι το διάφραγμα του αντικειμενικού φακού. Η εικόνα 1.2 είναι μία μικροφωτογραφία ινών από πολυβινιλαλκοόλη (poly(vinyl alcohol) που έγινε με την βοήθεια οπτικού μικροσκοπίου. Εικόνα 1.2: Εικόνα οπτικού μικροσκοπίου από ίνες πολυβινιλαλκοόλης Τπάρχουν δύο απλοί τρόποι για την μέτρηση των γραμμικών διαστάσεων μίας ίνας. Η πρώτη τεχνική προτείνει είτε την φωτογράφιση είτε την προβολή της εικόνας από το μικροσκόπιο πάνω σε μία επιφάνεια. Η τελική γραμμική μεγέθυνση μπορεί να υπολογιστεί από την ακόλουθη σχέση: DpM objm occ M tot (Εξ. 5) 25 όπου Dp είναι η απόσταση, σε cm, μεταξύ αντικειμένου και επιφάνειας προβολής, Mobj είναι η μεγέθυνση που προσφέρει ο αντικειμενικός φακός, και Mocc είναι η μεγέθυνση που προκύπτει από τον οπτικό φακό (McCrone et al., 1984). Οι διαστάσεις της ίνας μπορούν να μετρηθούν πάνω στην φωτογραφία ή πάνω στην επιφάνεια προβολής και οι πραγματικές διαστάσεις μπορούν να υπολογιστούν με διαίρεση των αποτελεσμάτων με τον συντελεστή Mtot. Η τεχνική αυτή δίνει ακρίβεια 2±5%. Μία τεχνική πιο ακριβής και απλή είναι να χρησιμοποιηθεί ένα μικρόμετρο για την απευθείας μέτρηση του μεγέθους των αντικειμένων. Ο βαθμός ακρίβειας αυτής της τεχνικής εξαρτάται από την ικανότητα να καθοριστούν τα άκρα των δοκιμίων τα οποία μπορεί να είναι ελαφρώς εκτός εστίασης, λόγω έλλειψης ικανού βάθους διείσδυσης. Σο βάθος διείσδυσης είναι ο μέγιστος κάθετος διαχωρισμός που μπορεί να υπάρχει μεταξύ δύο αντικειμένων τα οποία είναι εστιασμένα, και είναι περίπου 0.5(NA) -2 μm. Σις μετρήσεις τις επηρεάζουν το είδος και η ποιότητα της φωτεινότητας, λάθη στο σύστημα των φακών, και οι δείκτες διάθλασης της ίνας και του μέσου σταθεροποίησης των ινών ΜΕΘΟΔΟ ΜΕ ΗΛΕΚΣΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΟ ΑΡΨΗ Σο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης έγινε ευρέως γνωστό κατά την δεκαετία του 1960 και είναι πολύ χρήσιμο εργαλείο για την μέτρηση των διαστάσεων μίας ίνας. Η διακριτική ικανότητα αυτών των οργάνων, λόγω του μικρού μήκους κύματος και της έντονης εστίασης της ηλεκτρονικής δέσμης (NA 0.002), είναι της τάξης του 1 nm. Λόγω του χαμηλού NA, το βάθος εστίασης ενός SEM είναι πολύ μεγάλο. Η μέτρηση αποστάσεων με την βοήθεια του SEM μπορεί να επιτευχθεί βάση διαφόρων τεχνικών. Παρόμοια με την τεχνική της φωτογράφισης/προβολής που χρησιμοποιείται στο οπτικό μικροσκόπιο, οι διαστάσεις των ινών 15

17 μπορούν να μετρηθούν με την βοήθεια φωτογραφιών και να μετατραπούν σε πραγματικές διαστάσεις χρησιμοποιώντας του συντελεστές μεγέθυνσης. Σα πιο πολλά SEM έχουν σήμερα την δυνατότητα να βάζουν την κλίμακα πάνω στην φωτογραφία έτσι ώστε να διευκολύνουν αυτού του τύπου τις μετρήσεις όπως φαίνεται και στην εικόνα 1.3. Παρόλα αυτά, είναι σημαντικό να γίνεται διαβάθμιση της κλίμακας. Σα νεώτερης τεχνολογίας SEM διαθέτουν την ικανότητα να μετρούν αυτόματα την απόσταση μεταξύ δύο επιλεγμένων σημείων της εικόνας, απλοποιώντας κατά πολύ την διαδικασία μέτρησης. Όταν χρησιμοποιείται το SEM για την μέτρηση διαστάσεων μη-αγώγιμων ινών, είναι κοινή πρακτική να επικαλύπτονται οι ίνες με ένα αγώγιμο στρώμα (π.χ., Au±Pd). Με αυτό τον τρόπο αποφεύγεται φόρτιση του δοκιμίου από την δέσμη ηλεκτρονίων. Εφόσον το στρώμα επικάλυψης έχει διαστάσεις της τάξης του 1-2 ατομικών επιπέδων, και η διάμετρος της ίνα είναι συνήθως στην περιοχή των μm, το λάθος που υπεισέρχεται στην μέτρηση λόγω της επικάλυψης είναι αμελητέο. ε κάποιες περιπτώσεις, οι μη-αγώγιμες ίνες μπορούν να εξεταστούν και χωρίς επίστρωση, αν χρησιμοποιηθεί πολύ χαμηλή ηλεκτρική τάση. Η χρήση πολύ χαμηλής ηλεκτρικής τάσης, βέβαια έχει το μειονέκτημα ότι η σχέση σήματος/θορύβου είναι χαμηλή, με αποτέλεσμα να παίρνουμε κακής ποιότητας εικόνα. (α) Εικόνα 1.3: (α) Εικόνα SEM από ίνες αραμιδίου (β) Ανθρακόνημα υψηλού μέτρου ελαστικότητας (β) Σο SEM παρέχει και την δυνατότητα να μελετηθεί η επιφάνεια των ινών. Βέβαια υπάρχει η ηλεκτρονική δέσμη του SEM μπορεί να προκαλέσει η ίδια αλλοίωση στην επιφανειακή δομή του υλικού. Για παράδειγμα μπορεί να προκληθεί απόσχιση των πολυμερικών αλυσίδων και διάσπαση του πολυμερούς λόγω του βομβαρδισμού με ηλεκτρόνια, ο οποίος μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό «κρατήρων» και την δημιουργία τραχύτητας στην επιφάνεια των ινών. την περίπτωση ινών που είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας, η διαφορά στον συντελεστή διαστολής μεταξύ του πολυμερούς και της μεταλλικής επίστρωσης μπορεί να οδηγήσει σε επιφανειακές ρωγμές και στην δημιουργία προεξοχών ΑΛΛΕ ΜΕΘΟΔΟΙ Μέτρηση της διαμέτρου μίας ίνας σε κάθε σημείο κατά το μήκος της Τπάρχει συχνά μία αξιοσημείωτη διασπορά στην διάμετρο μίας ίνας όταν διάφορες ίνες του ίδιου τύπου εξετάζονται και χαρακτηρίζονται. Εκτός από την παραπάνω διασπορά, η διάμετρος της ίνας αλλάζει και κατά το μήκος της, γεγονός που δυσκολεύει τον καθορισμό της αντοχής σε θραύση. Ο Moritomo et al. 16

18 (1998) ανέπτυξε μία τεχνική που επιτρέπει τον καθορισμό της διαμέτρου μιας λεπτής ίνας σε κάθε σημείο κατά το μήκος της. Η μέθοδος αυτή θεωρείται ότι δίνει μέγιστο λάθος 1μm. Συμβολομετρία Laser Αυτή η τεχνική εφαρμόζει μία δέσμη laser χαμηλής έντασης (<50.5 mw), για παράδειγμα, τύπου He±Ne, και επιτρέπει να υπολογιστεί εύκολα η διάμετρος της ίνας όπως φαίνεται στις εικόνες 1.4α και 1.4β. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται εύκολα σε αδιαφανείς ίνες (ίνες άνθρακα, ίνες SiC, κλπ.). ε περίπτωση διαφανών ινών, καλό είναι να επικαλύπτονται οι ίνες με εναπόθεση μετάλλου πριν την μέτρηση, η οποία οδηγεί στην δημιουργία μίας αδιαφανούς στρώσης αμελητέου πάχους. Η μέθοδος αυτή συμπίπτει και με την τεχνική προετοιμασίας δοκιμίων για παρατήρηση με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. α) β) Εικόνα 1.4: α) Η συμβολομετρία Laser είναι μία απλή και ακριβής μέθοδος μέτρησης της διαμέτρου των ινών με κυκλικές διατομές. Μία οθόνη τοποθετείται κάθετα στην δέσμη laser και στην ίνα, η οποία (ίνα) προηγουμένως έχει κολληθεί κατά μήκος ενός ανοίγματος σχήματος παραλληλόγραμμού, πάνω σε ένα χαρτί τύπου Bristol. β) Σο μοτίβο παρεμβολής μεταβάλλεται ως προς την έντασή του όπως φαίνεται και στο σχήμα. Απευθείας μέτρηση του εμβαδού διατομής Όταν η διατομή της ίνας είναι ακανόνιστη, τότε συνιστάται να γίνεται απευθείας μέτρηση του εμβαδού διατομής. Ένας θύσανος ινών μπορεί να εμβαπτιστεί μέσα σε κατάλληλη ρητίνη όπως για παράδειγμα εποξική ρητίνη, και στην συνέχεια να τμηθεί και να γυαλιστεί ώστε να εξεταστεί το δείγμα με οπτικό μικροσκόπιο με την μέθοδο της ανάκλασης. Σο εμβαδό της διατομής μπορεί στην συνέχεια να μετρηθεί είτε με εκτύπωση της φωτογραφίας αφού έχει προηγηθεί μεγέθυνση είτε με τη βοήθεια προγράμματος επεξεργασίας εικόνας. Φρησιμοποιώντας την αντίθεση μεταξύ του ειδώλου και του φόντου, το πρόγραμμα ανάλυσης εικόνας επιτρέπει την ποσοτική αξιολόγηση των ινών που είναι στο πεδίο της εικόνας. Σο κύριο πρόβλημα που υπάρχει κατά την μελέτη της διατομής ινών προκύπτει όταν οι ίνες είναι σε επαφή, υπάρχουν κατάλληλα λογισμικά που μπορούν να ξεπεράσουν αυτό το πρόβλημα (Hagege and Bunsell, 1988). 17

19 ΙΚΑΝΟΣΗΣΑ ΔΙΑΒΡΨΦΗ Οι ιδιότητες της διεπιφάνειας ίνας±μήτρας στα σύνθετα υλικά καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από την ικανότητα της μήτρας να διαβρέχει την επιφάνεια της ίνας. Η ικανότητα διαβροχής της επιφάνειας της ίνας είναι συνάρτηση της χημικής δομής της επιφάνειας, της τραχύτητάς της, της ετερογένειας, και συχνά εκφράζεται χρησιμοποιώντας την μέθοδο της γωνίας επαφής (Johnson and Dettre, 1969). Η γωνία επαφής, θ, η οποία προκύπτει όταν μία σταγόνα υγρού εναποτίθεται πάνω σε μία συμπαγή επιφάνεια (εικόνα 1.5), καθορίζεται από την ενέργεια των επιφανειών στις διεπιφάνειες υγρού, αέρα, και στερεού. When θ<90 ο τότε θεωρείται ότι το υγρό διαβρέχει σχετικά καλά την επιφάνεια, ενώ τέλεια διαβροχή επιτυγχάνεται για θ=0 ο. Εικόνα 1.5: Γωνία επαφής θ Η γεωμετρία της σταγόνας (εικόνα 1.5) πάνω στην επιφάνεια μίας ίνας προκύπτει με τέτοιον τρόπο ώστε να ελαχιστοποιείται η ελεύθερη ενέργεια, G, η οποία δίνεται από την ακόλουθη σχέση: G A A A (Εξ. 6) sa sa al al sl sl όπου γ, είναι η επιφανειακή τάση, A, το εμβαδό της επιφάνειας και τα al, sl και sa, αναφέρονται στις διεπιφάνειες αέριου/υγρού, στερεού/υγρού και στερεού/αερίου. Όταν η επιφάνεια είναι συμπαγής και ομογενής, τότε (Johnson and Dettre, 1969): sa sl cos (Εξ. 7) al Οι τεχνικές υγρής μεμβράνης είναι καταλληλότερες τεχνικές για τον καθορισμό της διαβρεξιμότητας των ινών. Καθώς οι ίνες περνούν μέσω ενός υγρού, δημιουργούνται μορφολογίες όπως αυτές φαίνονται στην εικόνα 1.6, δημιουργώντας τις γωνίες θr και θα. Η γωνία θα προσδιορίζει την διαβρεξιμότητα της επιφάνειας μίας ίνας, ενώ η γωνία θr εξαρτάται από την από την ανομοιογένεια της επιφάνειας. 18

20 Εικόνα 1.6: Advancing and Receding γωνίες θα και θr Αν η επιφάνεια δεν είναι ομαλή και ομοιογενής, τότε οι τιμές για τις γωνίες θα και θr διαφοροποιούνται; αυτό το φαινόμενο ονομάζεται υστέρηση. Η δύναμη που χρειάζεται για να τραβηχτεί μία ίνα διαμέσου ενός υγρού, η οποία ονομάζεται δύναμη διαβροχής, δίνεται από την σχέση: F (cos cos ) (Εξ. 8) P f al a r όπου Pf είναι η περίμετρος της ίνας (Wesson et al., 1994). Εικόνα 1.7: Πείραμα δύναμης διαβροχής Η εικόνα 1.7 είναι μία σχηματική αναπαράσταση του πειράματος της δύναμης διαβροχής. Για την διεξαγωγή του πειράματος, η πλατφόρμα περιλαμβάνει ένα ογκομετρικό δοχείο που περιέχει το υγρό και μετακινείται αργά μέχρις ότου η ίνα να εμβαπτιστεί πλήρως. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται η μέτρηση της γωνίας θα και κατ επέκταση του cosθα. την συνέχεια η πλατφόρμα μετακινείται προς τα κάτω επιτρέποντας την 19

21 μέτρηση της γωνίας θr και κατ επέκταση του cosθr. Μία τυπική καμπύλη του έργου πρόσφυσης W=γal(cosθa ± cosθr) ως συνάρτηση της απόστασης που διανύει η ίνα φαίνεται στην εικόνα 8 (Miller, 1996). Εικόνα 1.8: Καμπύλη του έργου πρόσφυσης W ως συνάρτηση της απόστασης που διανύει η ίνα 1.2. ΕΨΣΕΡΙΚΗ ΔΟΜΗ ΣΨΝ ΙΝΨΝ ΥΑΜΑΣΟΚΟΠΙΑ ΤΠΕΡΤΘΡΟΤ Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην περιοχή του υπέρυθρου (2500± nm) μπορεί να διεγείρει τα μόρια της επιφάνειας της ίνας και να τα φέρει σε μεγαλύτερη ενεργειακή κατάσταση. Η απορρόφηση κβαντικοποιημένη; τα μόρια μπορούν να απορροφούν μόνον σε επιλεγμένες συχνότητες οι οποίες καθορίζονται από την χημική σύσταση και την ύπαρξη δεσμών τα οποία παρέχουν ηλεκτρικά δίπολα (Pavia et al., 1979). Η εικόνα 1.9 είναι ένα φάσμα υπερύθρου μίας ίνας αραμιδίου, Kevlar1. Βάση του φάσματος αυτού μπορούν να αναγνωριστούν οι κύριες κορυφές του σήματος. Η θέση των κορυφών αυτών (συχνότητα των δονήσεων) συσχετίζεται με διαφορετικές βασικές ταλαντώσεις δεσμών. Είθισται στην φασματοσκοπία υπερύθρου να χρησιμοποιούνται οι κυματαριθμοί, v (cm -1 ), αντί για τα μήκη κύματος, λ (cm). Η σχέση μεταξύ των κυματαριθμών και του μήκους κύματος δίνεται ακολούθως: 1 v (Εξ. 9) Εικόνα 1.9: Υάσμα υπέρυθρης ακτινοβολίας ίνας Kevlar 20

22 Για παράδειγμα, στο φάσμα της εικόνας 1.9 παρατηρείται μία κορυφή στα 1641 cm -1 λόγω της έκτασης της ομάδα καρβονυλίου (C=O), μία κορυφή στα 1305 cm -1 λόγω της έκτασης της αμινομάδας (C-N), και μία κορυφή στα 1612 cm -1 λόγω της «αναπνοής» του αρωματικού δακτυλίου (Pavia et al., 1979). Καθώς η θέση κάθε κορυφής είναι συνάρτηση του μοριακού περιβάλλοντος, η ακριβής θέση κάθε κορυφής είναι αδύνατον να καθοριστεί απολύτως αλλά βρίσκεται πάντα μέσα σε μία «στενή» περιοχή. Οι πιο πολλές ίνες έχουν πολύ μεγάλο πάχος για να επιτρέψουν την μεταφορά υπέρυθρης ακτινοβολίας, οπότε συχνά χρησιμοποιούνται διαφορετικές τεχνικές για να γίνει συλλογή φασμάτων ΗΛΕΚΣΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΚΟΠΙΟ ΔΙΕΛΕΤΗ (ΣΕΜ) Η δομή των ινών σε ατομικές διαστάσεις μπορεί να μελετηθεί χρησιμοποιώντας το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης και λεπτομέρειες της τεχνικής αυτής για συγκεκριμένες ίνες παρέχονται από τον Bunsell (1988). Οι κύριες δυσκολίες της τεχνικής έγκειται στο γεγονός ότι η ηλεκτρονική δέσμη καταστρέφει τις οργανικές ίνες και δοκίμια τύπου λεπτών ελασμάτων από ψαθυρές ίνες. τη περίπτωση των ινών πολυαμιδίου, πολυεστέρα και ακρυλικών ινών, είναι δυνατόν να παραχθούν πολύ λεπτά δοκίμια με καλές επιφάνειες, χρησιμοποιώντας ένα μικροτόμο με διαμαντοτροχό. Οι ίνες εμβαπτίζονται μέσα σε κατάλληλη ρητίνη πριν κοπούν και έτσι μπορούν να κοπούν δοκίμια πάχους 80nm. Για καλύτερα αποτελέσματα οι ίνες πρέπει να επικαλύπτονται από μία στρώση χρυσού, πριν τον εμβαπτισμό στην ρητίνη; κάτω από αυτές τις συνθήκες επιτυγχάνεται καλή πρόσφυση μεταξύ ίνας και μήτρας και είναι πιο εύκολος ο τεμαχισμός. Ο μικροτόμος μπορεί να χρησιμοποιηθεί εύκολα και για ίνες PAN fibers αλλά και για ίνες κυτταρίνης. ε θερμοκρασίες κάτω από την θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg), οι πολυολεφινικές ίνες, αλλά ακόμα και άμορφες ίνες μπορούν να τμηθούν. Αυτό μπορεί να απαιτήσει την ψύξη των δοκιμίων με υγρό άζωτο. την περίπτωση των ινών άνθρακα, είναι σχετικά εύκολο να δημιουργηθούν διαμήκη τμήματα. την περίπτωση των ινών γυαλιού και των ινών από SiC fibers αλλά και στην περίπτωση των ινών άνθρακα, είναι αδύνατον να αποκτηθούν πολύ λεπτά τμήματα. ε αυτές τις περιπτώσεις πρέπει να χρησιμοποιηθούν άλλες μεθοδολογίες τμήσης, οι οποίες έχουν αναπτυχθεί από τους Berger and Bunsell (1993). Βάση αυτής της μεθοδολογίας οι ίνες κολλιούνται με κάποια κόλλα πάνω σε ένα μικρό αλλά άκαμπτο φύλλο μετάλλου το οποίο έχει κενό στο κέντρο του όπως φαίνεται στην εικόνα 1.10 (α και β). Οι ίνες πρέπει να ευθυγραμμιστούν με προσοχή και να είναι σε επαφή μεταξύ τους. την συνέχεια χρησιμοποιείται ένας δακτύλιος εξωτερικής διαμέτρου 3mm από χαλκό ή μολυβδένιο ο οποίος με την βοήθεια τσιμπίδας περνά από εποξική κόλλα και κολλιέται πάνω στις ίνες, όπως φαίνεται στο σχήμα 10c. την συνέχεια ο δακτύλιος αποκόπτεται αφού κοπούν οι εξωτερικές ίνες όπως φαίνεται στο σχήμα 10d. την περίπτωση ινών με διαμέτρους μικρότερες των 50 μm, το προετοιμασμένο δείγμα μπορεί να υποστεί λέπτυνση απευθείας με την χρήση ιόντων αργού. Αν η διάμετρος των ινών βέβαια είναι πολύ μεγαλύτερη, τότε η διαδικασία της λέπτυνσης θα έπαιρνε εκατοντάδες ώρες, και θα γινόταν προσβολή και του δακτυλίου από χαλκό. Για αυτό πριν την λέπτυνση με ιόντα γίνεται μηχανικό τρίψιμο και το πάχος του δείγματος γίνεται μικρότερο από 50 μm. Για να υπάρξει συνοχή, το δείγμα λεπταίνει μόνον στο κέντρο του (20 μm). τη συνέχεια το δοκίμιο τοποθετείται σε θάλαμο τύπου «Gatan dual ion mill 600». Με την χρήση δύο μηχανισμών εκτόξευσης το αέριο αργό ιονίζεται και παρέχονται δύο εστιασμένες δέσμες Ar + οι οποίες 21

23 επιταχύνονται με 6 kw χρησιμοποιώντας ρεύμα 1mA. Οι δέσμες επικαλύπτουν το κέντρο των δοκιμίων με μία γωνία επικάλυψης των 15 0 σε κάθε πλευρά του δισκίου. Αυτή η γωνία προσβολής δίνει καλύτερο ρυθμό επικάλυψης χωρίς να οδηγεί σε εμφύτευση ιόντων στην επιφανειακή δομή της ίνας. Μετά από περίπου 20 h η γωνία προσβολής μειώνεται στις 7 0 για μία περίοδο 1 h για μεγαλύτερες λεπτές επιφάνειες παρατήρησης. Για καλύτερα αποτελέσματα, ειδικά όταν παρατηρούνται δομές με διάφορες φάσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μικρότερες γωνίες πρόσκρουσης, αλλά σε αυτήν την περίπτωση ο χρόνος για να επιτευχθεί το επιθυμητό πάχος αυξάνει. ε αυτή την περίπτωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν μικρότερα τμήματα ινών. υγκεκριμένες τεχνικές όπως η SAED (Selected area electron diffraction) μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολύ λεπτά τμήματα ινών, αν είναι απαραίτητο (σε περιπτώσεις πολυμερικών οργανικών ινών που είναι ευαίσθητες στα ηλεκτρόνια). Με αυτή την τεχνική είναι δυνατόν να καθοριστεί η κρυσταλλικότητα των ινών και ο προσανατολισμός των κρυστάλλων. Για την μελέτη πολυμερικών ινών, χρησιμοποιείται επίσης η τεχνική της απεικόνισης σε σκοτεινό πεδίο, η οποία είναι πιο χρήσιμη από την τεχνική SAED. Η μικροσκοπία σκοτεινού πεδίου είναι μία τεχνική η οποία χρησιμοποιεί ειδικά σημεία από μοτίβα διάθλασης; με αυτό τον τρόπο οι κρυσταλλικές περιοχές (κρυσταλλίτες) εμφανίζονται ως φωτεινά στίγματα πάνω σε ένα μαύρο ή σκοτεινό υπόβαθρο (φόντο). Οι άμορφες ζώνες και οι κρυσταλλίτες που είναι προσανατολισμένοι εκτός της θέσης Bragg δεν είναι ορατοί. Με αυτήν την μέθοδο, μπορεί να καθοριστεί το μέγεθος και το σχήμα των κρυσταλλιτών καθώς και ο τρόπος διαχωρισμού μεταξύ των κρυσταλλικών και των άμορφων ζωνών. Εικόνα 1.10: Προετοιμασία λεπτών δοκιμίων για εξέταση με TEM (κατά τους Berger και Bunsell, 1993) 22

24 1.3. ΜΗΦΑΝΙΚΕ ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΣΨΝ ΙΝΨΝ ΠΡΟΕΣΟΙΜΑΙΑ ΔΟΚΙΜΙΟΤ Οι ίνες που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση των σύνθετων υλικών είναι λεπτές (5±30 μm) και πολύ συχνά ψαθυρές. Σο γεγονός αυτό δημιουργεί δυσκολίες στην στερέωση των ινών μέσα σε οποιοδήποτε τύπου αρπάγες, αφού υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να καταστραφούν κατά την διαδικασία. Επίσης είναι δύσκολο να στερεωθεί η ίνα σε ευθεία θέση στις αρπάγες και κατ επέκταση στην μηχανή δοκιμής, γεγονός που μπορεί να σημαίνει ότι η ίνα δεν υπόκεινται μονοαξονικά φορτία (πχ. Εφελκυσμό) αλλά συνδυασμό φορτίων (πχ. και κάμψη στα άκρα). Και στις δύο περιπτώσεις οι μετρήσεις των ιδιοτήτων των ινών εμπεριέχουν σφάλματα. Μία κοινή πρακτική είναι να υποστηρίζεται η ίνα από ένα δύσκαμπτο χαρτί ή με tabs χαρτονιού, κατά την προετοιμασία τους, όπως φαίνεται στην εικόνα 1.11 (Wagner et al., 1984). Εικόνα 1.11: Προετοιμασία δοκιμίων από ίνες για πείραμα εφελκυσμού Σο δύσκαμπτο χαρτί έχει προσχηματισμένο άνοιγμα το οποίο ανταποκρίνεται στο ενεργό μήκος του δοκιμίου. ε πολλές περιπτώσεις ινών που χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση συνθέτων, το ενεργό μήκος που χρησιμοποιείται είναι 25mm. Μία σταγόνα εποξικής κόλλας ή παρόμοιας κόλλας που στεγνώνει γρήγορα τοποθετείται πάνω στην ίνα και την σταθεροποιεί στα άκρα του χαρτιού. Σο χαρτί αυτό δένεται στις αρπάγες της μηχανής δοκιμής, μόλις πριν την δοκιμή, και κόβεται στα προσημειωμένα σημεία (κέντρο) επιβεβαιώνοντας ότι μόνον η ίνα βρίσκεται υπό φόρτιση κατά την διάρκεια της δοκιμής ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΜΗΦΑΝΙΚΗ ΔΟΚΙΜΗ Η διαδικασία δοκιμής πολύ λεπτών ινών σε εφελκυσμό, ερπυσμό, χαλάρωση και κόπωση έχει ερευνηθεί σε πολύ μεγάλο βαθμό από τους Bunsell et al. (1971) χρησιμοποιώντας μία μηχανή που την περιέγραψαν ως «ενιαία μηχανή εφελκυσμού ινών». Αυτού του τύπου οι δοκιμές αποκάλυψαν μία διακριτή μεθοδολογία για εξέταση θερμοπλαστικών ινών σε κόπωση (Oudet και Bunsell, 1987) και χρησιμοποιήθηκαν για να χαρακτηριστούν ίνες αραμιδίου (Lafitte και Bunsell, 1985) και ίνες άνθρακα (Bunsell και Somer, 1992) σε κόπωση. Η μηχανή που χρησιμοποιείται έχει ηλεκτρονικό έλεγχο και επιτρέπει υψηλή ακρίβεια στην καταγραφή του φορτίου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για: (i) Σεστ εφελκυσμού: καθορίζοντας έναν σταθερό ρυθμό παραμόρφωσης. (ii) Σεστ ερπυσμού ή χαλάρωσης: είτε χρησιμοποιώντας σταθερό φορτίο είτε σταθερή παραμόρφωση. Η προσθήκη φούρνου επιτρέπει τον χαρακτηρισμό σε ερπυσμό κεραμικών ινών σε υψηλές θερμοκρασίες. (iii) Σεστ κόπωσης: καθορίζοντας το μέσο φορτίο, το εύρος της ταλάντωσης και την συχνότητά της. 23

25 Η ίνα κρατιέται οριζόντια μεταξύ δύο αρπαγών. Η μία αρπάγη συνδέεται με ένα κινούμενο έμβολο το οποίο περιέχει και την κυψελίδα φορτίου. Ένας αισθητήρας μετατόπισης καταγράφει την κίνηση του εμβόλου κατά την διάρκεια του τεστ. Σο στατικό φορτίο μετράται από μία κυψελίδα φορτίου ενώ το κυκλικό φορτίο καταγράφεται από ένα πιεζοηλεκτρικό μετατροπέα. Οι συνθήκες φόρτισης επιλέγονται και με την βοήθεια ενός ηλεκτρονικού σερβοσυστήματος που κοντρολάρει την απόσταση μεταξύ των αρπαγών, στην ουσία καθορίζονται οι συνθήκες φόρτισης της ίνας. Υυσικά υπάρχουν και διακόπτες ασφάλειας οι οποίοι ενεργοποιούνται όταν η ίνα σπάσει ή όταν υπάρχει λάθος στον χειρισμό, έτσι ώστε να προστατεύεται η διάταξη δοκιμών ΕΥΕΛΚΤΣΙΚΕ ΙΔΙΟΣΗΣΕ Η αντοχή σε εφελκυσμό και το μέτρο ελαστικότητας μίας ίνας καθορίζονται με την παραμόρφωση της ίνας σε εφελκυσμό μέχρι την αστοχία της. Ο ρυθμός παραμόρφωσης καθορίζεται από τα πρωτόκολλα δοκιμών, σε πολλές περιπτώσεις, ο ρυθμός επιλέγεται έτσι ώστε να επέλθει αστοχία του υλικού μετά από 20s. Η καμπύλη τάσης παραμόρφωσης της ίνας καταγράφεται συνήθως με υπολογιστή ή με καταγραφικό. Η τάση και η παραμόρφωση αστοχίας της ίνας, το μέτρο ελαστικότητας, η αντοχή και παραμόρφωση διαρροής και το έργο θραύσης μπορούν να καθοριστούν από αυτό το πείραμα. ε περίπτωση που εξοπλισμός που χρησιμοποιείται δεν είναι αρκετά ακριβής, μπορεί να γίνει δοκιμή σε μονοδιεύθυντα σύνθετα υλικά τα οποία αποτελούνται από θύσανο ινών που έχουν εμποτιστεί στη μήτρα και μπορούν να δοκιμαστούν σε εφελκυσμό, μέχρι την θραύση. Σο φορτίο αστοχίας του δοκιμίου διαιρείται με τον αριθμό των ινών στον θύσανο. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται συχνά, πρέπει όμως να σημειωθεί ότι μπορεί να δώσει αρκετά μεγάλη διαφορά στα αποτελέσματα σε σχέση με αυτά που προκύπτουν από απλές ίνες. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε διάφορους λόγους, όπως ότι η αντοχή των ινών μεταβάλλεται με το ενεργό μήκος και συχνά χρησιμοποιείται μία ίνα μέσης διαμέτρου για την δοκιμή, της οποία η τιμή στρογγυλοποιείται σε μm. Αυτό οδηγεί σε υπερεκτίμηση των ιδιοτήτων της ίνας, αφού για τον υπολογισμό της αντοχής και του μέτρου ελαστικότητας απαιτείται η διαίρεση του φορτίου με το εμβαδό της διατομής, οπότε ένα λάθος της τάξης των μm μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλα λάθη στις τιμές. Επίσης όταν οι ίνες εμβαπτίζονται σε ρητίνη και υπόκεινται σε δοκιμή, υπάρχει ο κίνδυνος να επηρεαστεί το φορτίο αστοχίας από τις ιδιότητες της διεπιφάνειας ίνας/μήτρας και τελικά αυτό που μετράται να μην είναι οι ιδιότητες της ίνας αλλά αυτές της διεπιφάνειας. 24

26 Εικόνα 1.12: χηματική αναπαράσταση της κυκλικής ράβδου η οποία υφίσταται θλίψη μεταξύ των παράλληλων επιφανειών. Εγκάρσιες Ιδιότητες Οι πιο πολλές ίνες έχουν διαμέτρους της τάξης των 10 μm και ακόμα και αν κάποιες ίνες είναι πιο μεγάλου πάχους, παραμένουν λεπτές και δύσκολες στον χειρισμό, ιδιαίτερα όταν πρέπει να αξιολογηθούν οι εγκάρσιες ιδιότητές τους. Παρόλα αυτά είναι πολύ ενδιαφέρον να μετρηθούν οι μηχανικές ιδιότητες κάθετα στον άξονα των ινών, αφού οι πιο πολλές ίνες είναι ισχυρά ανισότροπες και η ανισοτροπία τους μεταφέρεται στην κατασκευή στην οποία χρησιμοποιούνται. Επειδή δεν είναι δυνατόν να πραγματοποιηθούν εφελκυστικές δοκιμές εγκαρσίως της ίνας, πρέπει να βρεθούν εναλλακτικές μέθοδοι. ΟΙ μέθοδοι αυτές στηρίζονται σε ακτινική θλίψη των ινών μεταξύ δύο επίπεδων παράλληλων πλακών. Αν και δεν είναι προφανές, αυτού του τύπου η φόρτιση οδηγεί σε επικρατούσα εφελκυστική φόρτιση κατά την διάμετρο της ίνας, σε μία διεύθυνση κάθετη στο εφαρμοζόμενο θλιπτικό φορτίο. Αυτό μπορεί να γίνει κατανοητό, αν φανταστεί κανείς έναν εύκαμπτο κύλινδρο. Θλίψη μεταξύ των δύο πλακών θα οδηγήσει στην παραμόρφωση του κυλίνδρου που θα οδηγήσει σε εφελκυσμό στην διεύθυνση της ακτίνας όπως φαίνεται στην εικόνα

27 Αν το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται η ράβδος έχει μεγάλο μέτρο ελαστικότητας, η επιφάνεια θα παραμορφωθεί και θλιπτικό φορτίο P θα εφαρμοστεί πάνω από ένα τόξο όπως φαίνεται στην εικόνα Η πίεση P εφαρμόζεται στην ράβδο πάνω σε μία επιφάνεια 2Ra, υποθέτοντας μοναδιαίο μήκος. Σο πρόβλημα αυτό λύθηκε αρχικά από τον Hondros (1959) και είναι η βάση του κλασικού «Βραζιλιάνικου Σεστ». Σο τεστ αυτό χρησιμοποιείται ευρέως για τον καθορισμό των εφελκυστικών αντοχών ψαθυρών υλικών όπως το τσιμέντο, το σκυρόδεμα και υλικά για τα οποία τα κλασικά εφελκυστικά τεστ δεν μπορούν να εφαρμοστούν. Αν η γωνία α είναι μικρή, τότε P=2πRα όπου P είναι το εφαρμοζόμενο φορτίο στην ράβδο, και η ανάλυση δίνει τα ακόλουθα αποτελέσματα για την τάση: P / R x (Εξ. 10) όπου P είναι το φορτίο που εφαρμόζεται στην ράβδο και σx η τάση κατά την οριζόντια διάμετρο της ράβδου, ενώ 2 2 P(3 q ) / R(1 q ) (Εξ.11) y όπου q=r/2r, και r είναι η απόσταση από το κέντρο της ίνας και σy η τάση κατά την κάθετη διάμετρο της ράβδου όπως φαίνεται στο σχήμα 12. Όπως φαίνεται από τις Εξ. 10 και Εξ. 11, δημιουργείται μία ομοιόμορφη εφελκυστική τάση σx κατά την διεύθυνση της οριζόντιας διαμέτρου και μία θλιπτική τάση σy κατά την διεύθυνση της κάθετης διαμέτρου. Υυσικά βάση της εξίσωσης για q=1 η σy απειρίζεται. Για τιμές της γωνίας α 10 0 και πάνω, εμφανίζεται μία σχεδόν σταθερή εφελκυστική τάση κατά μήκος του κεντρικού τμήματος της διαμέτρου που ισούται με P/πR. Για ακραίες συνθήκες βέβαια και στη επιφάνεια των ινών η τάση γίνεται θλιπτική, όπως φαίνεται καλά στην εικόνα Εικόνα 1.13: Μεταβολή των τάσεων (σx, σy) κατά την κάθετη διάμετρο μία ίνας υπό φορτίο Από αυτήν την ανάλυση μπορεί να φανεί ότι μία ελαστική ράβδος η οποία υπόκειται σε θλίψη με τον παραπάνω τρόπο θα αστοχήσει σε εφελκυσμό κατά την διεύθυνση της κάθετης διαμέτρου, εκτός και αν έχει μικρή αντοχή σε θλίψη. Η παραπάνω ανάλυση θεωρεί την ελαστική παραμόρφωση ενός ελαστικού κυλίνδρου και έχει χρησιμοποιηθεί για να αξιολογηθεί η εγκάρσια αντοχή ινών από βόριο από έναν αριθμό επιστημόνων (Kneider και Prewo, 1972; Bunsell και Nguyen, 1980). Η εικόνα 1.14 δείχνει μία ίνα βορίου η οποία έχει διαχωριστεί κατά το μήκος της με αυτή την μέθοδο. 26

28 Εικόνα 1.14: Ίνα βορίου διαμέτρου 140 μm μετά από δοκιμή με το «βραζιλιάνικο» τεστ. Είναι εύκολο να φανεί ο διαμήκης διαχωρισμός της ίνας ο οποίος οφείλεται σε εφελκυστικές τάσεις κατά την κάθετη διάμετρο της ίνας Εικόνα 1.15: Διάταξη που επιτρέπει δοκιμή με το «βραζιλιάνικο» τεστ όπου η ίνα υπόκειται θλίψη μεταξύ δύο επίπεδων επιφανειών και το φορτίο μετράται με την βοήθεια κυψελίδας φορτίου Άλλες μελέτες με παρόμοια διαδικασία έχουν χρησιμοποιηθεί για την μελέτη των εγκάρσιων θλιπτικών ιδιοτήτων (μέτρο ελαστικότητας και τάση διαρροής) για ινίδια. Οι Hadley et al. (1965) και Pinnock et al. (1966) μελέτησαν ίνες πολυαμιδίου, PET και πολυπροπυλενίου, ενώ οι Phoenix και Skelton (1974) μελέτησαν ίνες αραμιδίου, άνθρακα, πολυαμιδίου και PET. Ο τύπος της διάταξης που χρησιμοποιήθηκε φαίνεται στην εικόνα Σα δύο πιστόνια της διάταξης μπορούν και κινούνται ελεύθερα στη διεύθυνση του άξονα αλλά οποιαδήποτε άλλη κίνηση αποτρέπεται με την βοήθεια ενός στιβαρού κυλινδρικού οδηγού. Σα πιστόνια έχουν κατασκευαστεί με ακρίβεια έτσι ώστε οι απέναντι πλευρές να είναι παράλληλες με ελάχιστε ανοχές 27

29 σφάλματος. Η διάταξη τοποθετείται στο πλαίσιο δοκιμής και εφαρμόζεται θλιπτικό φορτίο ενώ ταυτόχρονα γίνεται καταγραφή της καμπύλης φορτίου/μετατόπισης ΘΛΙΠΣΙΚΕ ΙΔΙΟΣΗΣΕ Σο γεγονός ότι οι ίνες είναι πολύ λεπτές κάνει τις δοκιμές της θλιπτικής αντοχής αρκετά δύσκολες, αν και υπάρχουν τεχνικές που επιτρέπουν τον χαρακτηρισμό σε θλίψη (Kozey et al., 1995). Η πιο άμεση τεχνική είναι γνωστή ως τεχνική εφελκυστικής επαναφοράς (Tensile Recoil method), και ισχύει για ίνες των οποίων η θλιπτική αντοχή είναι μικρότερη της εφελκυστικής αντοχής τους. Η τεχνική αυτή πρωτοπαρουσιάστηκε σε πλήρη μορφή από τον Allen (1987) για ίνες Kevlar. Σο παραπάνω κριτήριο ισχύει για τις περισσότερες ίνες οπότε ο περιορισμός που τέθηκε δεν ισχύει στην πλειοψηφία των περιπτώσεων. ύμφωνα με την τεχνική αυτή, οι ίνες προετοιμάζονται όπως περιγράφηκε παραπάνω (εικόνα 1.11) για το πείραμα του εφελκυσμού. Η ανάλυση του κρουστικού κύματος της ίνας το οποίο δημιουργείται κατά την εφελκυστική αστοχία της, δείχνει ότι εμφανίζονται θλιπτικές τάσεις ίσες με την τελική τάση αστοχίας (αντοχή σε εφελκυσμό). Η διαδικασία που ακολουθείται σε αυτό το τεστ είναι η φόρτιση μίας ίνας σε διαφορετικά επίπεδα τάσης και ενώ η ίνα βρίσκεται υπό φορτίο ακολουθεί τομή της με πολύ αιχμηρό ψαλίδι. Σο πρωτόκολλο φόρτισης αναπαρίσταται στη εικόνα Εικόνα 1.16: Η μέθοδος εφελκυστικής επαναφοράς για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής μίας ίνας περιλαμβάνει την φόρτισής της υπό εφελκυστική τάση και την τομή της με αιχμηρό ψαλίδι Είναι σημαντικό να υπάρχει καθαρή τομή και σε κάποιες περιπτώσεις το ψαλίδι ελέγχονται με σφικτήρες για καλύτερο έλεγχο. Σα δύο τμήματα της ίνας επαναφέρονται και συγκρατούνται στους σφικτήρες. Σα αποτελέσματα αυτής της δοκιμής παρουσιάζονται στην εικόνα 1.17 όπου ανάλογα με την εφαρμοζόμενη τάση πριν την τομή μπορεί να προκύψουν δύο τμήματα τα οποία είναι άθικτα είτε δύο τμήματα που έχουν τμηθεί. Η τάση μετάβασης αυτού του διαγράμματος αντιπροσωπεύει την θλιπτική αντοχή της ίνας. Η δοκιμή αυτή έχει χρησιμοποιηθεί για τον χαρακτηρισμό της θλιπτικής αντοχής ινών άνθρακα (Dobb et al., 1990). 28

30 Φασματοσκοπία Raman και κάμψη τεσσάρων σημείων για τον προσδιορισμό των θλιπτικών ιδιοτήτων των ινών Μέθοδος κάμψης τεσσάρων σημείων έχει χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό των θλιπτικών ιδιοτήτων για διάφορους τύπους ινών. Η φασματοσκοπία Raman έχει επίσης χρησιμοποιηθεί για την μελέτη της παραμόρφωσης σε μοριακό επίπεδο ινών αραμιδίου, άνθρακα, αλούμινας και ζιρκονίου (Young et al., 1996, Paipetis et al, 1996). υγκεκριμένες δονητικές συχνότητες Raman μεταβάλλονται με την επιβολή φορτίου με αποτέλεσμα να μειώνονται όταν οι ίνες υπόκεινται σε εφελκυσμό και να αυξάνονται όταν το δοκίμιο υπόκειται σε θλίψη (Andrews et al., 1996; Vlattas and Galiotis, 1994). Η μεταβολή οφείλεται στην παραμόρφωση των πολυμερικών ή άλλων ατομικών δεσμών σε μοριακό επίπεδο με την εφαρμογή της μακροσκοπικής τάσης. Για τη μελέτη Raman είναι απαραίτητη ο πειραματικός προσδιορισμός της συχνοτικής μετατόπισης των δονήσεων σε σχέση με την εφαρμοζόμενη τάση ή παραμόρφωση. Η συσχέτιση αυτή σε πρώτη προσέγγιση είναι γραμμική. Η ίνα τοποθετείται σε δοκό τετραγωνικής διατομής απόmethyl methacrylate (PMMA) (εοκόνα 17), και πακτώνεται στη επιφάνεια με διάλυμα PMMA/ χλωροφόρμιου ή με άλλο φιλμ πολυμερούς που εφαρμόζεται με σπρέι. τη συνέχεια, η δοκός υπόκειται σε κάμψη τεσσάρων σημείων. υχνά χρησιμοποιούνται ηλεκτρομηκυνσιόμετρα (strain gauges) για τη μέτρηση της παραμόρφωσης η οποία είναι σταθερή μεταξύ των δύο εσωτερικών στηρίξεων. Με αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται η συνεχής παραμόρφωση της δοκού από θλίψη σε εφελκυσμό και ο προσδιορισμός της καμπύλης συσχέτισης της μετατόπισης της συχνότητας Raman σε σχέση με την εφαρμοζόμενη παραμόρφωση. Εικόνα 1.17: Η συμπεριφορά σε θλίψη μίας ίνας μπορεί να μετρηθεί με την βοήθεια φασματοσκοπίας Raman Δοκιμή βρόγχου Η δοκιμή βρόγχου εφαρμόστηκε αρχικά για τον προσδιορισμό των εφελκυστικών ιδιοτήτων ινών (Sinclair, 1950; Jones και Johnson, 1971). Παρόλα αυτά, σε αυτόν τον τύπο δοκιμής οι πιο πολλές οργανικές ίνες θα υποστούν διαρροή υπό θλίψη, εμφανίζοντας ταυτόχρονα διατμητικές ζώνες (shear bands) που είναι γνωστές και ως kink bands. Η ίνα καμπυλώνεται και παίρνει την μορφή βρόγχου (θηλιάς) και το μέγεθος του βρόγχου μειώνεται μέχρις ότου εμφανιστεί το πρώτο kink band στην βάση του βρόγχου όπου η ακτίνα 29

31 καμπυλότητας είναι ελάχιστη. Η εικόνα 1.18 παρουσιάζει την πειραματική διάταξη όπως αυτή περιγράφεται από τους Fidan et al. (1993). Η δοκιμή γίνεται συνήθως με την βοήθεια οπτικού μικροσκοπίου, όπου το δοκίμιο (ίνα) τοποθετείται πάνω σε ένα φιλμ ελαίου, που υποβοηθά την παρατήρηση, και στην συνέχεια ανάμεσα σε δύο γυαλιά δείγματος μικροσκοπίου. Μελέτη μπορεί να πραγματοποιηθεί και με την βοήθεια του SEM. Όταν εμφανίζεται το πρώτο kink band καταγράφεται το μέγεθος του βρόγχου και η ακτίνα καμπυλότητας έτσι ώστε να μπορεί να υπολογιστεί η κρίσιμη θλιπτική παραμόρφωση εcr d ε cr (Εξ.12) 2 R m όπου d είναι η διάμετρος της ίνας και Rm είναι η ελάχιστη ακτίνα καμπυλότητας στο σημείο όπου εμφανίζεται το πρώτο kick band. Σο Rm μπορεί να προσδιοριστεί είτε γραφικά από την ελάχιστη ακτίνα του κύκλου που σχηματίζεται μέσα στον βρόγχο είτε από την ακόλουθη εξίσωση: R m Y / 4, Y 2 4EI / T (Εξ.13) όπου Τ είναι η απόσταση από τον βραχίονα στην βάση του βρόγχου, E είναι το μέτρο ελαστικότητας, I είναι η ροπή αδράνειας και Σ είναι η δύναμη εφελκυσμού της ίνας. Εικόνα 1.18: Δοκιμή βρόγχου. Η ίνα καμπυλώνεται σε βρόγχο και το μέγεθος του βρόγχου μειώνεται μέχρι να σχηματιστεί το πρώτο kink band στο κάτω μέρος του βρόγχου όπου η ακτίνα καμπυλότητας είναι ελάχιστη 1.4. ΑΠΟΚΡΙΗ Ε ΤΧΗΛΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΙΕ ΔΟΚΙΜΗ ΒΡΟΓΦΟΤ Η δοκιμή που παρουσιάστηκε στην παράγραφο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων των ινών σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο προσδιορισμός της συμπεριφοράς των ινών σε υψηλές θερμοκρασίες είναι πολύ σημαντικός αφού πολλές φορές οι κατασκευές όπου χρησιμοποιούνται οι ίνες λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες (Di Carlo, 1977; Morscher και Di Carlo, 1992). Ο χαρακτηρισμός των βισκοελαστικών ιδιοτήτων μπορεί να γίνει με πείραμα χαλάρωσης σε κάμψη όπου οι ίνες καμπυλώνονται σε βρόγχο και μετά θερμαίνονται σε υψηλή θερμοκρασία. Αν η ίνα παραμείνει ελαστική, τότε κρατά την ευθύγραμμη μορφή της μετά από ένα τέτοιο τεστ, ενώ αν έχει υποστεί χαλάρωση, τότε έχει μία εναπομένουσα καμπυλότητα. Η καμπυλότητα είναι ένα κριτήριο κατηγοριοποίησης των ινών σε σχέση με την αντίστασης τους σε ερπυσμό/χαλάρωση. Αρχικά εφαρμόζεται μία ελαστική καμπτική 30

32 παραμόρφωση στην ίνα καθώς δημιουργείται ο βρόγχος, με την τοποθέτηση της ίνας όπως φαίνεται στην εικόνα Η αρχική τάση σ0 και παραμόρφωση ε0 μεταβάλλονται στην ίνα με την σχέση σ0=εε0 και ε0= z/r0, όπου Ε είναι το μέτρο ελαστικότητας της ίνας, z είναι η απόσταση από τον άξονα της ίνας στο επίπεδο του βρόγχου (0 z d/2), και Ro είναι η ακτίνα του βρόγχου. την συνέχεια η ίνα θερμαίνεται συνήθως σε αδρανή ατμόσφαιρα. Αν υφίσταται χαλάρωση, τότε κατά την ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου εμφανίζεται μία παραμένουσα καμπύλωση, Ra, η οποία θα μειώνεται με τον χρόνο. την περίπτωση που δεν υπάρχει χαλάρωση και η ίνα συμπεριφέρεται καθαρά ελαστικά, τότε η ακτίνα Ra απειρίζεται. Ο παράγοντας χαλάρωσης, m, δίνεται από την σχέση: R0 m( t, T) 1 (Εξ.14) R a όπου m=0 όταν η ίνα χαλαρώνει τελείως, ενώ m=1 αν δεν συμβεί καθόλου χαλάρωση και η ίνα παραμένει απολύτως ελαστική κατά την διάρκεια της δοκιμής. Η τεχνική αυτή είναι ιδανική για τον χαρακτηρισμό κεραμικών ινών σε ερπυσμό. Εικόνα 1.19: Κατά την δοκιμή βρόγχου εφαρμόζεται μία αρχική ελαστική καμπτική παραμόρφωση στην ίνα καθώς αυτή μορφοποιείται σε βρόγχο, ή καθώς τοποθετείται μεταξύ δύο καλουπιών (θηλυκού και αρσενικού) 31

33 ΔΟΚΙΜΕ ΕΥΕΛΚΤΜΟΤ ΚΑΙ ΕΡΠΤΜΟΤ Η διάταξη εφελκυσμού και κόπωσης που περιγράφηκε σε προηγούμενη παράγραφο μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τον χαρακτηρισμό ινών υψηλής απόδοσης σε μεγάλες θερμοκρασίες. Μία διάταξη η οποία έχει κατασκευαστεί για αυτού του είδους τις δοκιμές φαίνεται στην εικόνα την συγκεκριμένη διάταξη δεν υπάρχει συσκευή δόνησης, αφού η διάταξη χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο για εφελκυσμό και ερπυσμό σε υψηλές θερμοκρασίες. Μεταξύ των αρπαγών μπορεί να τοποθετηθεί φούρνος για έλεγχο θερμοκρασίας. Κάτω από την διάταξη φαίνονται τα όργανα ελέγχου της καθώς και η διάταξη ελέγχου του φούρνου. Οι ίνες σταθεροποιούνται όπως περιγράφηκε στο σχήμα 11, με την διαφορά ότι το ενεργό μήκος δοκιμίου είναι 30 cm αφού τοποθετείται σωληνωτός φούρνος μεταξύ των αρπαγών τα οποία βρίσκονται εξωτερικά του φούρνου. Οι αρπάγες παραμένουν σε θερμοκρασία δωματίου και προστατεύονται από την θερμότητα με την χρήση παραπετάσματος. Η τοποθέτηση των αρπαγών μέσα στον φούρνο είναι σχετικά ελκυστική ιδέα, αλλά σπάνια εφαρμόσιμη ειδικά σε κεραμικές ίνες αφού χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην περιοχή των αρπαγών ώστε να αποφευχθεί αστοχία. Η μέθοδος αυτή έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για τον χαρακτηρισμό ινών άνθρακα (Tanabe et al., 1992). Ο φούρνος είναι αξεσουάρ που προστίθεται στην διάταξη οπότε μπορεί να έχει διαφορετικό σχεδιασμό κατά περίπτωση. Παρόλα αυτά, είναι πρακτικό να χρησιμοποιείται φούρνος ο οποίος να μπορεί να γλιστράει γύρω από την ίνα έτσι ώστε να επιτρέπεται γρήγορη θέρμανση. ε περίπτωση ινών που είναι ευαίσθητες σε οξείδωση, η δοκιμή γίνεται σε περιβάλλον αργού το οποίο δημιουργεί μία ζώνη προστασίας κατά της οξείδωσης. Για την δοκιμή ερπυσμού η διάταξη είναι εξοπλισμένη έτσι ώστε να διατηρεί ένα σταθερό φορτίο το οποίο εφαρμόζεται πάνω στην ίνα. Φαλάρωση της ίνας θα έχει ως αποτέλεσμα την πτώση του φορτίου, αλλά ο σερβομηχανισμός μεταβάλει συνεχώς την απόσταση μεταξύ των αρπαγών, ώστε να διατηρείται το φορτίο σταθερό. Αυτή η τεχνική προτιμάται σε σχέση με την απλή όπου ίνα εφελκύεται υπό την επίδραση σταθερού φορτίου (π.χ. με την ανάρτηση βέρους), η οποία έχει την δυσκολία της επιλογής του κατάλληλου φορτίου ώστε να αποφευχθεί υπερφόρτωση ή και θραύση των ινών. Επιπρόσθετα όταν το πείραμα γίνεται με την απλή εφαρμογή φορτίου με την μορφή βάρους, τότε το πείραμα επηρεάζεται αρκετά από δονήσεις και εξωτερικούς παράγοντες. Ο ρυθμός ερπυσμού μίας ίνας, όπως είναι γνωστό, εξαρτάται από την θερμοκρασία, οπότε είναι σημαντικό να καθορίζεται το προφίλ θερμοκρασιών μέσα στον φούρνο και να είναι δυνατόν να πραγματοποιείται η δοκιμή σε διάφορες θερμοκρασίες. 32

34 Εικόνα 1.20: Μηχανή δοκιμής ινών, ικανή να εφαρμόσει εφελκυσμό, χαλάρωση, ερπυσμό και κόπωση σε ίνες και ινίδια. Η διάταξη αυτή περιλαμβάνει και φούρνο που επιτρέπει την δοκιμή σε υψηλές θερμοκρασίες 1.5. ΣΑΣΙΣΙΚΗ ΑΝΑΛΤΗ ΣΨΝ ΕΥΕΛΚΤΣΙΚΨΝ ΙΔΙΟΣΗΣΨΝ (WEIBULL ANALYSIS) Αν υποθέσουμε ότι οι ατέλειες μίας ίνας είναι τυχαία κατανεμημένες ως προς την θέση τους αλλά και το μέγεθός τους τους, τότε η αντοχή της ίνας καθορίζεται από την αντοχή του πιο αδύναμου σημείου της. Δοκιμές σε φαινομενικά ίδιες ίνες θα δείξουν ότι υπάρχει σημαντική διασπορά στην αντοχή θραύσης των ινών λόγω της παρουσίας των ατελειών όπως φαίνεται στην εικόνα 1.21 στην περίπτωση ινών άνθρακα T300 και για ενεργό μήκος 25 mm. Η αντοχή ινών υψηλής απόδοσης οι οποίες έχουν όγκο V ακολουθεί γενικά την κλασσική κατανομή δύο παραμέτρων Weibull (Weibull, 1951) όπου η πιθανότητα η αντοχή μία ίνας Φ να είναι χαμηλότερη από μία τιμή χ, P(X<x), να μπορεί να γραφεί ως: P X x x exp x0 m V 1, χ 0 (Εξ.15) όπου x0 είναι η παράμετρος κλίμακας (scale parameter) της κατανομής Weibull η οποία έχει μονάδες τάσης x όγκο και m είναι η παράμετρος μορφής (shape parameter) της κατανομής Weibull και καθορίζει την διασπορά της κατανομής καθώς και το σχήμα της. Είναι πολύ σημαντικό να σημειωθεί ότι ο όγκος του δοκιμίου που υπόκεινται σε δοκιμή επηρεάζει την πιθανότητα αστοχίας. Όσο πιο μεγάλος ο όγκος τόσο πιο μεγάλη η πιθανότητα να βρεθεί μία ατέλεια οπότε η μέση αντοχή πέφτει όσο αυξάνει ο όγκος. Ένας απλός σχεδιασμός της συνάρτησης f(x) x θα δώσει μία μη-γραμμική, καμπύλη σε σχήμα S όπως φαίνεται στην εικόνα 1.22, η οποία αντιστοιχεί στα αποτελέσματα της εικόνας 1.21 για ίνες άνθρακα T300 μήκους 25mm και παρόμοιας διαμέτρου. Η μέση τάση αστοχίας, στην οποία τα μισά δοκίμια θα αστοχήσουν εμφανίζεται ως xm. ημειώνεται ότι οι συντεταγμένες για τιμές f(x)=0 και f(x)=1 δεν εμφανίζονται στην εικόνα Όταν κάνει κανείς πειράματα, η δειγματοληψία είναι πεπερασμένη οπότε ανεξάρτητα από τον αριθμό των δεδομένων που παίρνει κανείς, υπάρχει πάντα μία πιθανότητα να εμφανίζονται τιμές μεγαλύτερες ή 33

35 μικρότερες από αυτές που καταγράφονται. Για να ληφθεί αυτό υπ όψιν όταν κανείς σχεδιάζει στατιστικά δεδομένα, εφαρμόζονται τεχνικές προσαρμογής της κλίμακας. Για παράδειγμα, αφού ο αριθμός των δοκιμών είναι πεπερασμένος, έστω ότι προέρχεται από n εφελκυστικά τεστ, τα αποτελέσματα που λαμβάνονται σε αυξανόμενη σειρά είναι x1, x2, x3,..., xi,..., xn-i, xn. τη συνέχεια χρησιμοποιούμε f ( x) i [( i 0.5) / n] για την 1 η, i η και n η, οπότε η τεταγμένη για την i h τετμημένη yi θα είναι ln( ln(1 [( i 0.5) / n]) (Nelson, 1982). Με αυτό τον τρόπο αναγνωρίζεται ότι αν γίνονταν περισσότερα πειράματα από ένα αριθμό n κάποια αποτελέσματα θα είναι εκτός της διακύμανσης που βρέθηκε στα n πειράματα. Η κατανομή Weibull, για αυτές τις ίνες που έχουν ίδιο μήκος και ίδια διάμετρο, μπορεί να σχεδιαστεί έτσι ώστε να δώσει ένα γραμμικό γράφημα χρησιμοποιώντας σαν άξονες τις παραστάσεις: ln(-ln(1-f(x))) στον άξονα των y και lnx στον άξονα των χ. Με αυτόν τον τρόπο παράγεται μία ευθεία γραμμή η οποία έχει κλήση m, όπως φαίνεται στην εικόνα Εικόνα 1.21: Ιστόγραμμα της κατανομής της αντοχής ινών άνθρακα Σ300 34

36 Εικόνα 1.22: Πιθανότητα αστοχίας ινών άνθρακα T300 σαν συνάρτηση της τάσης αστοχίας για ενεργό μήκος ίνας 25mm. Η μέση τάση αστοχίας είναι xm Εικόνα 1.23: Καθορισμός του μέτρου Weibull για δεδομένο μήκος ίνας από την κλήση της καμπύλης την περίπτωση ινών με μεταβλητή διάμετρο, η μεταβολή του όγκου μεταξύ των ινών που υπόκεινται σε δοκιμές πρέπει να ληφθεί υπ όψη ακόμα και αν το μήκος των ινών παραμένει σταθερό. Για να γίνει αυτό πρέπει κανείς πρέπει να ανατρέξει στην εξίσωση 15 και να παρατηρήσει ότι η πιθανότητα αστοχίας εξαρτάται και από το εφαρμοζόμενο φορτίο και από το τετράγωνο της διαμέτρου της ίνας (d). Αυτό έχει ως συνέπεια την ιεράρχηση των αποτελεσμάτων που λαμβάνονται ως συνάρτηση όχι μόνον της αντοχής αστοχίας, x, αλλά και του xd- 2/m το οποίο μπορεί να ονομαστεί xeff. Αυτό καθιστά πιο περίπλοκη την παρουσίαση των αποτελεσμάτων καθώς οι τιμές του m πρέπει να βρεθούν με διαδοχικούς υπολογισμούς και επαναλήψεις. Η κατανομή Weibull μπορεί να βρεθεί σχεδιάζοντας την ποσότητα ln( ln(1 f ( x))) ως συνάρτηση του lnxeff. 35

37 1.6. ΑΝΑΥΟΡΕ S. R. Allen, J. Mater. Sci., 1987, 22, M. C. Andrews, D. Lu and R. J. Young, Polymer, 1996, 38(10), Annual Book of ASTM Standards, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1989, vol , pp M. H. Berger and A. R. Bunsell, J. Mater. Sci. Lett., 1993, 12, A. R. Bunsell, in `Fiber Reinforcements for Composite Materials', Elsevier, Amsterdam, A. R. Bunsell, J. W. S. Hearle and R. D. Hunter, J. Phys. E, 1971, 4, A. R. Bunsell and T. T. Nguyen, Fibre Sci. Tech., 1980, 13, A. R. Bunsell and A. Somer, Plastics, Rubber & Comp. Processing and Applications, 1992, 18, D. Campbell and J. R. White, in `Polymer Characterization', Chapman and Hall, London, 1989, pp J. A. Di Carlo, ASTM-STP, 1977, 617, M. G. Dobb, D. J. Johnson and C. R. Park, J. Mater. Sci., 1990, 25, S. Fidan, A. Palazotto, C. T. Tsai and S. Kumar, Comp. Sci Tech., 1993, 49, V. E. Gonsalvas, Text. Res. J., 1947, 17, D. W. Hadley, I. M. Ward and J. Ward, Proc. Roy. Soc. A, 1965, 285, R. Hagege and A. R. Bunsell, in `Fibre Reinforcements for Composite Materials', Elsevier, Amsterdam, 1988, pp D. Halliday and R. Resnick, in `Fundamentals of Physics', 2nd edn., Wiley, New York, 1986, pp G. Hondros, Australian J. Appl. Sci., 1959, 10, 243. R. E. Johnson, Jr. and R. H. Dettre, Colloid Sci., 1969, 2, W. R. Jones and J. W. Johnson, Carbon, 1971, 9, K. G. Kneider and K. M. Prewo, ASTM-STP, 1972, 497, V. V. Kozey, H. Jiang, V. R. Mehta and S. Kumar, J. Mater. Res., 1995, 10, M. H. Lafitte and A. R. Bunsell, Pol. Eng. & Sci., 1985, 25, V. Lavaste, M. H. Berger, A. R. Bunsell and J. Besson, J. Mater. Sci., 1995, 30, W. C. McCrone, L. B. McCrone and J. G. Delly, in `Polarized Light Microscopy', McCrone Research Institute, Chicago, IL, 1984, pp A. M. Miller, MS Thesis, Cornell University, 1996, p. 52. T. Moritomo, J. Goerning and H. Shneider, Ceram. Eng. & Sci. Proc., 1998, 19, 3-4. G. N. Morscher and J. A. Di Carlo, J. Am. Ceram. Soc., 1992, 75, W. Nelson, in `Applied Life Data Analysis', Wiley, New York, 1982, p C. Oudet and A. R. Bunsell, J. Mater. Sci., 1987, 22, D. L. Pavia, G. M. Lampman and G. S. Kriz, Jr., in `Introduction to Spectroscopy: A Guide for Students of Organic Chemistry', Saunders College Publishing, Orlando, FL, 1979, pp S. L. Phoenix and J. Skelton, Tex. Res. J., 1974, 44, P. R. Pinnock, I. M. Ward and J. M. Wolfe, Proc. Roy.Soc. A, 1966, 291, H. H. Robinson, IV, H. F. Wu, M. Ames and P. Schwartz, Rev. Sci. Instrum., 1987, 58,

38 G. Simon and A. R. Bunsell, J. Mater. Sci., 1984, 19, D. J. Sinclair, Appl. Phys., 1950, 21, Y. Tanabe, E. Yasuda, A. R. Bunsell, Y. Favry, M. Inagaki, and M. Sakai, J. Mater. Sci., 1991, 26, C. Vlattas and and C. Galiotis, Polymer, 1994, 35(11), H. D. Wagner, S. L. Phoenix and P. Schwartz, J. Compos. Mater., 1984, 18, W. Weibull, J. Appl. Mech., 1951, 18, S. P. Wesson, Y. K. Kamath and A. D. Mahale, Colloids Surf. A, 1994, 89, R. J. Young, R. B. Yallee and M. C. Andrews, in `Proceedings of ECCM-7, Realising Their Commerial Potential', Woodhead Publishing, Cambridge, UK, 1996, vol. 2, p

39 ΚΕΥΑΛΑΙΟ 2: ΔΙΕΠΙΥΑΝΕΙΑ ΙΝΑ / ΜΗΣΡΑ 38

40 2.0. ΕΙΑΓΨΓΗ ΚΕΥΑΛΑΙΟ 2: ΔΙΕΠΙΥΑΝΕΙΑ ΙΝΑ / ΜΗΣΡΑ Είναι ευρέως γνωστό ότι το επίπεδο πρόσφυσης μεταξύ των ινών και της μήτρας επηρεάζει τις τελικές μηχανικές ιδιότητες του συνθέτου, σε όλες τις διευθύνσεις φόρτισης, ακόμα και σε διεύθυνση παράλληλη στις ίνες. Πειραματικές μελέτες της πρόσφυσης μεταξύ ινών άνθρακα και εποξικής μήτρας, έδειξαν ότι ανάλογα με την ποιότητα της πρόσφυσης ινών/μήτρας, επικρατεί διαφορετικός μηχανισμός αστοχίας στη διεπιφάνεια. Η μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε μεταβάλλοντας την επιφανειακή επεξεργασία των ινών, γεγονός που οδήγησε σε ένα μεγάλο φάσμα πρόσφυσης ίνας/μήτρας (Drzal et al., 1982, 1983). Η πρόσφυση μετρήθηκε με την βοήθεια πολλαπλής (μονονηματικής) θραύσης (fragmentation test) μετρώντας την διατμητική αντοχή της διεπιφάνειας (IFSS). Επιπλέον έχει πραγματοποιηθεί και παρουσιαστεί στην βιβλιογραφία αναλυτική πειραματική μελέτη συνθέτων υλικών όπως τα προαναφερόμενα, όπου αποδείχθηκε ότι η ποιότητα της πρόσφυσης ινών/μήτρας δεν επηρεάζει μόνον την διατμητική αντοχή της διεπιφάνειας αλλά και τις μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών (Madhukar and Drzal, 1991a, 1991b, 1992a, 1992b). Οι ελαστικές ιδιότητες, όπως το μέτρο ελαστικότητας και ο λόγος Poisson's δεν επηρεάστηκαν από την τροποποίηση της επιφάνειας των ινών. Παρόλα αυτά, οι μη-ελαστικές ιδιότητες σε όλες τις διευθύνσεις του συνθέτου επηρεάστηκαν σε διαφορετικό βαθμό από την πρόσφυση ινών/μήτρας. Ενώ οι ιδιότητες που καθορίζονται από την αντοχή της ίνας (όπως η διαμήκης εφελκυστική αντοχή, η θλιπτική αντοχή και η καμπτική αντοχή) έδειξαν μικρή ευαισθησία, οι off-axis ιδιότητες (όπως η εγκάρσια εφελκυστική αντοχή, η in-plane και η διαστρωματική διατμητική αντοχή) επηρεάστηκαν σημαντικά από τις ιδιότητες της διεπιφάνειας ίνας/μήτρας. Επιπλέον η δυσθραυστότητα όπως υπολογίζεται από πειράματα τύπου Ι και ΙΙ, αλλάζει σημαντικά με τον βαθμό πρόσφυσης ινών/μήτρας. Η μελέτη αυτή βρήκε μία πολύ σημαντική συσχέτιση μεταξύ των μηχανισμών αστοχίας μίας ίνας, κατά την διάρκεια της δοκιμής πολλαπλής μονονηματικής θραύσης, και της μηχανικής συμπεριφοράς των σύνθετων υλικών κάτω από διαφορετικές συνθήκες φόρτισης. Η κρίσιμη παράμετρος που επηρέαζε τις μηχανικές ιδιότητες ενός δεδομένου συνδυασμού ίνας/μήτρας βρέθηκε ότι ήταν ο βαθμός πρόσφυσης ίνας/μήτρας και η μορφολογία της ενδιάμεσης φάσης (μεταξύ ίνας και μήτρας). ε πολυμερικά σύνθετα υλικά, εμφανίζεται ένα βέλτιστο επίπεδο πρόσφυσης ίνας/μήτρας το οποίο οδηγεί σε βέλτιστες μηχανικές ιδιότητες στο σύνθετο υλικό. Αντίθετα, σε σύνθετα με κεραμική μήτρα η δυσθραυστότητα προέρχεται από την εξόλκευση (pull-out) και την ολίσθηση με τριβή μεταξύ της ίνας και της μήτρας, οπότε χαμηλός βαθμός πρόσφυσης είναι επιθυμητός. Τπάρχουν διάφορα μοντέλα προσομοίωσης του δεσμού μεταξύ ίνας και μήτρας βασιζόμενα στις θεωρίες μηχανικής, φυσικής και ηλεκτροχημικής πρόσφυσης. Κανένα από τα μοντέλα δεν έχει καταφέρει να αποδώσει επιτυχώς τον δεσμό μεταξύ ίνας και μήτρας. Σαυτόχρονα υπάρχουν πειραματικές αποδείξεις ότι κοντά στην διεπιφάνεια ίνας/μήτρας υπάρχει μία περιοχή διαφορετική σε δομή και σύνθεση σε σχέση με αυτές των ινών και της μήτρας. Σα αποτελέσματα αυτά ερμηνεύθηκαν με την θεώρηση μιας ενδιάμεσης φάσης που γεφυρώνει τις ιδιότητες μεταξύ ίνας και μήτρας. Η διεπιφάνεια πλέον εκτείνεται και στην ακτινική διάσταση και αποκτά υπόσταση ως ξεχωριστή φάση (interphase) μεταξύ της καθαρής μήτρας και της καθαρής ίνας (Drzal et al., 1982). Αυτή η ενδιάμεση φάση εμπεριέχει και την δισδιάστατη περιοχή επαφής μεταξύ της ίνας με την μήτρα (διεπιφάνεια) αλλά περιλαμβάνει και μία περιοχή 39

41 πεπερασμένου πάχους η οποία εκτείνεται και στις δύο πλευρές της διεπιφάνειας. Η έννοια αυτή επιτρέπει να συμπεριληφθούν μηχανισμοί διεπιφάνειας καθώς και μηχανισμοί που συσχετίζονται με το υλικό όταν μελετάται η αστοχία συνθέτων υλικών. Για παράδειγμα, έχει αποδειχθεί ότι παράμετροι που επιδρούν στην πρόσφυση σχετίζονται με την επιφανειακή ενέργεια της ίνας και της μήτρας, καθώς και με τον χημικό δεσμό του πολυμερούς στην επιφάνεια της ίνας. Με παρόμοιο τρόπο οι ιδιότητες του πολυμερούς κοντά στην επιφάνεια της ίνας ελέγχουν την μεταφορά τάσεων και τους μηχανισμούς αστοχίας μεταξύ ίνας και μήτρας. Σαυτόχρονα, εμφανίζεται χημική και θερμική συρρίκνωση στα δοκίμια κατά την διαδικασία στερεοποίησης και πολυμερισμού, αλλά και λόγω διαφοράς στις μηχανικές ιδιότητες των συνιστωσών φάσεων του συνθέτου. Σα παραπάνω οδηγούν στην ανάπτυξη παραμενουσών παραμορφώσεων στην ενδιάμεση φάση, οι οποίες μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την πρόσφυση ίνας/μήτρας (Gorbatkina, 1992). Η περιπλοκότητα της ενδιάμεσης φάσης παρουσιάζεται σχηματικά στην εικόνα 2.1. Εικόνα 2.1: Φαρακτηριστικά της ενδιάμεσης φάσης ίνας/μήτρας σε ένα σύνθετο υλικό Έχει επίσης αποδειχθεί (Drzal et al., 1983, 1985; Drzal, 1983, 1985; Maduhkar and Drzal, 1991a, 1991b) ότι με συνδυασμό των θεωριών μηχανικής και χημείας των επιφανειών, μπορεί να κατανοηθούν καλύτερα η δομή, η σύνθεση αλλά και το τασικό πεδίο της ενδιάμεσης φάσης ίνας/μήτρας και αυτό να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση των στατικών και δυναμικών ιδιοτήτων των σύνθετων υλικών. Από τα παραπάνω γίνεται κατανοητό πόσο σημαντικό είναι να μπορεί κανείς να γνωρίζει την πρόσφυση ίνας/μήτρας σε ένα σύνθετο υλικό. Για αυτόν τον λόγο έχουν γίνει πολλές προσπάθειες να αναπτυχθούν τεχνικές οι οποίες θα παρέχουν την δυνατότητα μέτρησης του επιπέδου πρόσφυσης ίνας/μήτρας συνθέτων υλικών με υψηλά ποσοστά ενίσχυσης. Με αυτό τον τρόπο θα ήταν δυνατόν να αξιολογηθούν διαδικασίες μορφοποίησης και περιβαλλοντικής έκθεσης που εμφανίζονται κατά την κατασκευή των σύνθετων υλικών αλλά και κατά την διάρκεια της λειτουργίας τους. Επιπλέον θα ήταν δυνατόν να αξιολογηθούν οι επιδράσεις της απορρόφησης υγρασίας και διαλυτών, η επίδραση της κόπωσης και της 40

42 θερμικής έκθεσης στις διεπιφανειακές ιδιότητες ίνας/μήτρας αλλά και στις ιδιότητες των σύνθετων υλικών. Σις τελευταίες δεκαετίες έχουν γίνει πολλές προσπάθειες μέτρησης της πρόσφυσης ίνας/μήτρας και κατ επέκταση της επίδρασης της πρόσφυσης στις ιδιότητες των σύνθετων υλικών. Οι μέθοδοι αυτές μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε 3 διαφορετικές κατηγορίες (εικόνα 2.2). Αυτές οι κατηγορίες περιλαμβάνουν τις άμεσες μεθόδους, τις έμμεσες και τις μεθόδους πολύστρωτων δοκιμίων. Οι άμεσες μέθοδοι περιλαμβάνουν πειράματα επί προτύπων μονονηματικών δοκιμίων, που είναι μεν ιδανικά και μη ρεαλιστικά σύνθετα υλικά, παρασκευάζονται όμως και δοκιμάζονται εύκολα και οικονομικά. Ευρέως διαδεδομένα τεστ αυτής της κατηγορίας είναι η αποκόλληση με εφελκυσμό (pull-out test), το πείραμα της σταγόνας (droplet test), το πείραμα της εγκάρσιας, θλιπτικής σημειακής πίεσης στην διατομή της ίνας (micro-indentation test), το τεστ της θλιπτικής αστοχίας (embedded fiber compression test), και τέλος, το πλέον δημοφιλές, το πείραμα της πολλαπλής (μονονηματικής) θραύσης (embedded fiber fragmentation test). τις έμμεσες μεθόδους συμπεριλαμβάνονται: η μέθοδος μεταβλητής καμπύλωσης (variable curvature method), το τεστ θλιπτικής αντοχής λεπτής στρώσης (the slice compression test), το τεστ θλίψης με σφαιρίδιο (ball compression test), η δοκιμή εξόλκυσης από δέσμη ινών (fiber bundle pull-out test), η χρήση δυναμικής θερμικής ανάλυσης (dynamic mechanical thermal analysis), η χρήση φασματοσκοπίας Raman, και τέλος η χρήση τεχνικής φασματοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων VCXPS (voltage contrast X-ray photoelectron spectroscopy). Οι μέθοδοι πολυστώτων δοκιμίων επιτυγχάνονται με πειράματα επί δοκιμίων συνθέτων υλικών, που έχουν κύριο στόχο τη μέτρηση μιας μακροσκοπικής ιδιότητας, όπως, η διαστρωματική αντοχή ενός πολύστρωτου στις 45 C, η αντοχή σε εγκάρσιο εφελκυσμό, η αντοχή σε κάμψη, η διάτμηση τεσσάρων σημείων, η διάτμηση τριών σημείων, η δοκιμή διάτμησης κοντής δοκού (short-beam shear tests), καθώς δοκιμές διαστρωματικής αποκόλλησης τύπου Ι και ΙΙ. Ενώ οι έμμεσες μέθοδοι παρέχουν ποιοτικά στοιχεία κατάταξης της πρόσφυσης ίνας/μήτρας και οι μέθοδοι πολυστρώτων δοκιμίων μετρούν πραγματικά τις ιδιότητες των συνθέτων που επηρεάζονται από την διεπιφάνεια ίνας/μήτρας, οι άμεσες μέθοδοι όχι μόνον μετρούν την πρόσφυση ίνας/μήτρας, αλλά δίνουν και πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο αστοχίας της διεπιφάνειας και την δυνατότητα να μετρηθεί η ενέργεια η οποία εμπεριέχεται στην θραύση της διεπιφάνειας γεγονός που βοηθά στον συσχετισμό της πρόσφυσης ίνας/μήτρας και των ιδιοτήτων των σύνθετων υλικών, ιδιαίτερα της δυσθραυστότητας. 41

43 Εικόνα 2.2: Κατηγοριοποίηση δοκιμών προσδιορισμού της πρόσφυσης ίνας/μήτρας 2.1. ΠΡΟΔΙΟΡΙΜΟ ΠΡΟΥΤΗ ΙΝΑ/ΜΗΣΡΑ ΑΜΕΕ ΜΕΘΟΔΟΙ Η πιο παλιά μέθοδος μέτρησης είναι αυτή της εξόλκυσης της ίνας (fiber pull-out) (Broutman, 1969), η οποία αναπτύχθηκε κατά τα αρχικά στάδια έρευνας σε σύνθετα υλικά, όταν οι ίνες ήταν σχετικά μεγάλες και εύκολες στον χειρισμό. Έχουν παρατηρηθεί κάποιες διαφοροποιήσεις στις πειραματικές λεπτομέρειες αυτής της τεχνικής, αλλά συνολικά η διαδικασία κατασκευής του δοκιμίου και εκτέλεσης της δοκιμής και οι αρχές της μηχανικής που έχουν αναπτυχθεί για να αναλυθούν τα αποτελέσματα παραμένουν ίδιες. Η πιο παλιά και πιο προφανής μέθοδος είναι να εξολκεύσει κανείς μία ίνα εκτός ενός μπλοκ ρητίνης. Κανείς πρέπει να φροντίζει ώστε το εμβαπτισμένο μήκος της ίνας να είναι αρκετά μικρό για να αποφευχθεί πιθανότητα θραύσης της ίνας εντός της μήτρας. Παραλλαγή της τεχνικής αυτής περιλαμβάνει την εξόλκευση της ίνας εκτός λεπτού δισκίου ή μικρής σταγόνας ρητίνης η οποία τοποθετείται πάνω και γύρω από την επιφάνεια της ίνας όπως φαίνεται στην εικόνα 2.3. Η τελευταία μέθοδος έχει κερδίσει μεγάλο βαθμό δημοτικότητας από την δεκαετία του 80 και εφαρμόζεται σε πολλούς συνδυασμούς ίνας/μήτρας (Miller et al., 1987). Σο φορτίο και η μετατόπιση καταγράφονται κατά την διάρκεια της εξόλκευσης και το φορτίο αστοχίας μετατρέπεται σε διεπιφανειακή διατμητική αντοχή. Ακόμα ένα πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι αφού η μήτρα καταπονείται σε θλίψη κατά την διάρκεια του πειράματος, η αντοχή της δεν παίζει σημαντικό ρόλο επιτρέποντας την εξέταση και ψαθυρών μητρικών υλικών. 42

44 Εικόνα 2.3: Διάταξη δοκιμής εξόλκευσης μίας ίνας Ένα ακόμα πείραμα με μεγάλη δημοτικότητα είναι αυτό της πολλαπλής (μονονηματικής) θραύσης (Drzal, 1983). Σο πείραμα αυτό εκτελείται σε δοκίμιο εφελκυσμού (τύπου dogbone) από υλικό μήτρας με μεγάλη παραμόρφωση αστοχίας, εντός του οποίου έχει εμβαπτιστεί συνεχής ίνα ψαθυρού τύπου (εικόνα 2.4). Καθώς το δοκίμιο υποβάλλεται σε εφελκυσμό, τόσο η μήτρα όσο και η ίνα φέρουν την αυτή παραμόρφωση. Η εφαρμογή εφελκυστικής φόρτισης στο δοκίμιο μεταφράζεται στην ανάπτυξη διατμητικών τάσεων στην διεπιφάνεια, που με την σειρά τους μεταφράζονται ως εφελκυστική τάση πάνω στην ίνα. Η πρώτη θραύση της ίνας παρουσιάζεται σε μια κρίσιμη τιμή παραμόρφωσης και στο πλέον αδύνατο σημείο της ίνας, δηλ. στο σημείο των μεγαλύτερων δομικών ατελειών. Μετά την πρώτη θραύση, η φόρτιση των θραυσμάτων της ίνας επιτυγχάνεται μέσω της διεπιφάνειας και των διατμητικών τάσεων που αναπτύσσονται εκατέρωθεν των ασυνεχειών. Με την αύξηση του εξωτερικά εφαρμοζόμενου φορτίου νέες θραύσεις εμφανίζονται στην ίνα, έως το σημείο που η διαδικασία της πολλαπλής θραύσης φθάνει σε κορεσμό (Kelly and Tyson, Για την ανάλυση των αποτελεσμάτων και τον υπολογισμό της διεπιφανειακής διατμητικής αντοχής εφαρμόζεται η θεωρία "shear - lag", ή διατμητικής υστέρησης, που αναπτύχθηκε ως πρώτη προσπάθεια ανάλυσης του πολύπλοκου τασικού πεδίου της διεπιφάνειας (Drzal et al., 1980). Η θεωρεία αυτή βασίζεται στην ακόλουθη λογική: «Εφόσον το μέτρο ελαστικότητας (η δυσκαμψία) των ινών είναι πολύ υψηλότερο από της μήτρας, εκτιμάται ότι οι ίνες φέρουν σχεδόν όλο το αξονικό φορτίο, ενώ η μήτρα υποβάλλεται αποκλειστικά σε διάτμηση». 43

45 Εικόνα 2.4: Δοκιμή πολλαπλής (μονονηματικής) θραύσης Μία ακόμα μέθοδος προτάθηκε από τους Outwater και Murphy (1969) και περιλαμβάνει τον εγκιβωτισμό μίας ίνας σε δοκίμιο ρητίνης. Σο δοκίμιο αυτό κόβεται στα άκρα του και γυαλίζεται και στην συνέχεια υπόκειται σε θλίψη με την ίνα παράλληλη στην διεύθυνση της φόρτισης. Αν το δοκίμιο έχει κατασκευαστεί σε σχήμα κλεψύδρας, η αποκόλληση της ίνας από την μήτρα μπορεί να εντοπιστεί με την βοήθεια μικροσκοπίου είτε με φως εκπομπής είτε με πολωμένο φως (εικόνα 2.5). Η διεπιφανειακή εφελκυστική αντοχή (σσ) μπορεί να υπολογιστεί με αυτή την μέθοδο. Αν από την άλλη το δοκίμιο έχει γεωμετρία παραλληλεπιπέδου πρίσματος με ομοιόμορφη διατομή κατά το μήκος του, και γίνει μία μικρή τρύπα στο κέντρο του δοκιμίου και διαμέσου της ίνας, η ανάπτυξη ρωγμής στην διεπιφάνεια ίνας/μήτρας μπορεί να εντοπιστεί καθώς και η διάδοσή της κατά μήκος της ίνας και μακριά από την τρύπα καθώς αυξάνεται το εφαρμοζόμενο φορτίο. Η δυσθραυστότητα τύπου ΙΙ (GII) της διεπιφάνειας μπορεί να υπολογιστεί και σαν συνάρτηση της παραμόρφωσης του δοκιμίου, του μέτρου ελαστικότητας της ίνας, Ef, και της διαμέτρου της ίνας (Madhukar and Drzal, 1992a, 1992b). Εναλλακτικά στις μεθόδους μονονηματικών δοκιμίων, προτάθηκε η τεχνική θλιπτικής σημειακής πίεσης στην διατομή της ίνας. ύμφωνα με την μέθοδο αυτή προετοιμάζεται ένα δοκίμιο το οποίο περιέχει την τομή ενός πραγματικού μονοδιεύθυντου συνθέτου με υψηλό ποσοστό ενίσχυσης (Mandell et al., 1980a, 1980b). Η επιφάνεια του δοκιμίου προετοιμάζεται με κοπή του δοκιμίου κάθετα στην διεύθυνση των ινών (εικόνα 2.6). Αυτή η επιφάνεια στιλβώνεται, και το δοκίμιο τοποθετείται σε συσκευή που επιτρέπει σε έναν σφαιρικό ή κυλινδρικό διεισδυτή να τοποθετηθεί πάνω από μία προεπιλεγμένη ίνα και να την σπρώξει εκτός του δοκιμίου (λεπτή «φέτα»). Σο θλιπτικό φορτίο που εφαρμόζεται στην ίνα και η καμπύλη φορτίου μετατόπισης καταγράφονται μέχρι που εμφανίζεται αποκόλληση της ίνας από την μήτρα. Σο φορτίο αποκόλλησης χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της διατμητικής διεπιφανειακής αντοχής. Οι παραπάνω μέθοδοι αναλύονται στην συνέχεια πιο διεξοδικά. 44

46 Εικόνα 2.5: Διάταξη δοκιμής θλιπτικής αστοχίας μονονηματικού δοκιμίου indentor microscope composite Εικόνα 2.6: Δοκιμή θλιπτικής σημειακής πίεσης στην διατομή μίας ίνας ΕΜΜΕΕ ΜΕΘΟΔΟΙ Όπως προαναφέρθηκε υπάρχουν διάφορες έμμεσες μέθοδοι μέτρησης της πρόσφυσης ίνας/μήτρας. Αυτές περιλαμβάνουν: την μέθοδο μεταβλητής καμπύλωσης (variable curvature method), το τεστ θλιπτικής αντοχής λεπτής στρώσης (the slice compression test), το τεστ θλίψης με σφαιρίδιο (ball compression test), η δοκιμή εξόλκυσης από δέσμη ινών (fiber bundle pull-out test), τη χρήση δυναμικής θερμικής ανάλυσης (dynamic mechanical thermal analysis),η μέθοδος φασματοσκοπίας Raman, και τέλος τη χρήση τεχνικής φασματοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων VCXPS (voltage contrast X-ray photoelectron spectroscopy). Η μέθοδος μεταβλητής καμπύλωσης προτάθηκε από το Narkis et al. (1988). Κατά την εκτέλεση της μεθόδου αυτής, μία ίνα εμβαπτίζεται σε μπλοκ ρητίνης κατά μήκος της κεντρικής γραμμής μίας δοκού με ομοιόμορφη διατομή. Η δοκός υπόκεινται σε μη-ομοιόμορφη κάμψη σύμφωνα με την ελλειπτική καμπτική γεωμετρία όπως φαίνεται στην εικόνα 2.7. Η ελλειπτική καταπόνηση οδηγεί σε διεπιφανειακές διατμητικές τάσεις από το ένα άκρο της ίνας στο άλλο σύμφωνα με την κλίση του καμπυλωμένου δοκιμίου. Προσεκτική παρατήρηση της ίνας επιτρέπει τον εντοπισμό του σημείου στο οποίο η ίνα αστοχεί σε 45

47 εφελκυσμό λόγω βάση ενός κριτηρίου μέγιστης διεπιφανειακής διατμητικής αντοχής. Η τάση κατά μήκος της ίνας υπολογίζεται όπως φαίνεται στην εικόνα 2.7 (λύση δοκού σε κάμψη). Η μέθοδος αυτή εμφανίζει διάφορα πλεονεκτήματα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μονονηματικό δοκίμιο αλλά και δοκίμιο με στουπί ινών. Σα αποτελέσματα δεν εξαρτώνται από την εφελκυστική αντοχή τη ίνας, και η προετοιμασία του δοκιμίου είναι σχετικά εύκολη υπόθεση. Παρόλα αυτά η τεχνική αυτή έχει και κάποια μειονεκτήματα. Φρειάζεται κάποια προσπάθεια για να προσδιοριστεί το μέτωπο της πρόσφυσης. Σα αποτελέσματα εξαρτώνται από την θέση της ίνας στο δοκίμιο. Εικόνα 2.7: Μέθοδος μεταβλητής καμπύλωσης Σο τεστ θλιπτικής αντοχής λεπτής στρώσης (the slice compression test) (Brandon και Fuller, 1989) αναπτύχθηκε πρωταρχικά για σύνθετα κεραμικής μήτρας αν και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και σε πολυμερικά σύνθετα υλικά (εικόνα 2.8). Μία λεπτή στρώση μονοδιεύθυντου συνθέτου κατασκευάζεται με την επιφάνεια κοπής κάθετη στην διεύθυνση των ινών. Οι επιφάνειες κόβονται και στιλβώνονται έτσι ώστε να είναι παράλληλες μεταξύ τους και κάθετες στις ίνες. Η στρώση του συνθέτου με τις ίνες σε διεύθυνση στην διεύθυνση του πάχους στην συνέχεια υπόκεινται σε θλίψη μεταξύ των δύο πλακών. Η μία πλάκα κατασκευάζεται από ένα πολύ σκληρό υλικό, για παράδειγμα, silicon nitride, και η άλλη από ένα μαλακότερο υλικό, π.χ. από aluminum, το οποίο παραμορφώνεται καθώς οι ίνες συμπιέζονται πάνω του. Σο πάχος της στρώσης πρέπει να επιλέγεται με τέτοιον τρόπο ώστε να επιτρέπει στις ίνες να αποκολλούνται χωρίς να αστοχούν σε θλίψη όπως επίσης και να επιτρέπουν στις ίνες να ολισθαίνουν διαμέσου της μήτρας. Σο βάθος διείσδυσης μέσα την πλάκα μπορεί να συσχετιστεί με την διεπιφανειακή διατμητική αντοχή (Shafry et al., 1989). 46

48 Εικόνα 2.8: Σεστ θλιπτικής αντοχής λεπτής στρώσης Σο τεστ θλίψης με σφαιρίδιο (Carman et al., 1993) το οποίο ονομάζεται μερικές φορές και τεστ mesoindentation εφαρμόζεται επίσης σε ένα μονοδιεύθυντο τμήμα ενός συνθέτου. ε αυτή τη περίπτωση μία σκληρή σφαίρα πολύ μεγαλύτερη από την διάμετρο της ίνας τοποθετείται στην κομμένη και στιλβωμένη επιφάνεια του συνθέτου κάθετα στον άξονα των ινών (εικόνα 2.9). Η διάταξη υπόκεινται σε θλίψη και η σφαίρα πιέζεται πάνω στο σύνθετο δημιουργώντας μία μόνιμη συμπίεση στο υλικό. Η συμπίεση και η καμπύλη δύναμης/μετατόπισης αναλύονται ώστε να υπολογιστεί η μέση πίεση σαν συνάρτηση της παραμόρφωσης του δοκιμίου. Η μέθοδος αυτή έχει εφαρμοστεί επιτυχώς σε σύνθετα υλικά ινών άνθρακα με εποξική μήτρα όπου η πρόσφυση ίνας/μήτρας μεταβάλλεται. Εικόνα 2.9: Σεστ θλίψης με σφαιρίδιο Η δοκιμή εξόλκευσης από δέσμη ινών (Gopal et al., 1994) είναι παρόμοια με την δοκιμή εξόλκευσης μίας ίνας, με την μόνη διαφορά ότι αντί για μία ίνα χρησιμοποιείται μία δέσμη ινών. Κατασκευάζεται έτσι ένα δοκίμιο στο οποίο μία δέσμη ινών ή μία στρώση με ίνες μίας διεύθυνσης εμβαπτίζονται σε ένα μπλοκ μήτρας. Δημιουργούνται εγκάρσιες τομές πάνω στο δοκίμιο και κοντά στα άκρα της δέσμης των ινών όπως φαίνεται στην εικόνα Σο δοκίμιο υπόκεινται σε εφελκυσμό με το φορτίο να εφαρμόζεται παράλληλα στην διεύθυνση των ινών. Η καμπύλη φορτίου-μετατόπισης μπορεί να καταγραφεί και να εντοπιστεί το σημείο αποκόλλησης. Με παρόμοιο τρόπο όπως στην περίπτωση της μίας ίνας, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η διεπιφανειακή διατμητική αντοχή μεταξύ της δέσμης ινών και της μήτρας. 47

49 Εικόνα 2.10: Δοκιμή εξόλκυσης δέσμης ινών Εικόνα 2.11: Μέθοδος δυναμικής μηχανικής θερμικής ανάλυσης Μία συνήθης μέθοδος προσδιορισμού της πρόσφυσης ίνας/μήτρας είναι εκτελώντας μετρήσεις με την βοήθεια της δυναμικής μηχανικής θερμικής ανάλυσης (DMTA) (εικόνα 2.11). Πολλοί πειραματικοί (Ko et al., 1982; Chua, 1987; Perret et al., 1987) έχουν μελετήσει την διεπιφάνεια ίνας/μήτρας συνθέτων εποξικής μήτρας με ίνες άνθρακα χρησιμοποιώντας αυτή την μέθοδο. Οι ερευνητές αυτοί υποστηρίζουν ότι αλλαγή της κορυφής tanδ (απόσβεση) συσχετίζεται με αλλαγές της διεπιφάνειας ίνας/μήτρας. Σο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι μπορούν να μελετηθούν πραγματικά σύνθετα υλικά, με μία συσκευή η οποία υπάρχει στα περισσότερα εργαστήρια υλικών. Σο μειονέκτημα της είναι ότι δεν υπάρχει ποσοτική σχέση μεταξύ της μετατόπισης της κορυφής tanδ και της πρόσφυσης ίνας/μήτρας. Επίσης δεν είναι δυνατόν να προσδιοριστεί το ποσοστό ενδιάμεσης φάσης που υπάρχει ανά δοκίμιο. Ο συνδυασμός εναπομενουσών τάσεων λόγω χημικής ή θερμικής κατεργασίας μπορεί επίσης να επηρεάσει τα αποτελέσματα αυτής της μεθόδου. 48

50 Η φασματοσκοπία Raman μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην διεπιφάνεια ίνας/μήτρας με στόχο να καθοριστούν οι πραγματικές τάσεις που υπάρχουν στην διεπιφάνεια. Η φασματογραφία Raman είναι πλέον μια καταξιωμένη μέθοδος για τη μελέτη της μεταφοράς τάσης στη διεπιφάνεια (Galiotis 1993). την περίπτωση έντονα ανισότροπων ινών, η μετατόπιση συγκεκριμένων μοριακών δονήσεων Raman με τη μακροσκοπικά εφαρμοζόμενη τάση αποδίδεται στη μη αρμονικότητα της (Bretzlaff & Wool 1983; Tashiro et al. 1990). Η μετατόπιση μπορεί να βαθμονομηθεί αντιστοιχώντας σε απόλυτες τιμές τάσης ή παραμόρφωσης, με ακρίβεια μικρομέτρου, κάτι που έχει πραγματοποιηθεί για ίνες άνθρακα (Melanitis & Galiotis 1993) ή Kevlar (Vlattas & Galiotis 1992; Banister et al. 1995). Πολύ πρόσφατα αναπτύχθηκε μία μέθοδος προσδιορισμού του βαθμού πρόσφυσης που ονομάζεται voltage contrast X-ray photoelectron spectroscopy (VCXPS) (Miller et al., 1993). Η μέθοδος αυτή στηρίζεται στον χαρακτηρισμό θραυσμένων επιφανειών συνθέτων υλικών με υψηλό ποσοστό ινών με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων (VCXPS). Ένα μονοδιεύθυντο δοκίμιο υφίσταται θραύση με δοκιμή που οδηγεί σε δημιουργία επιφάνειας θραύσης. Η θραυσμένη επιφάνεια που εμπεριέχει μητρικό υλικό και ίνες τοποθετείται σε ένα XPS φασματόμετρο για ανάλυση. Πάνω στην επιφάνεια γίνεται πρόσπτωση X-ray φωτονίων η οποία οδηγεί στην έκκληση φωτοηλεκτρονίων. Αυτά τα ηλεκτρόνια συλλέγονται και αναλύονται ποσοτικά και η ενέργεια που περιέχουν δίνει χρήσιμη πληροφορία σχετικά με την ατομική σύσταση της επιφάνεια αλλά και το μοριακό περιβάλλον των ατόμων της επιφάνειας. Κατά την διαδικασία εκπομπής των φωτοηλεκτρονίων, μη-αγώγιμα δοκίμια θα αποκτήσουν φορτίο και θα οδηγήσουν σε μετατόπιση κορυφών από την ουδέτερη θέση τους. Αυτό συμβαίνει σε μη-αγώγιμα υλικά όπως τα πολυμερή, αλλά δεν συμβαίνει σε αγώγιμα υλικά όπως οι ίνες άνθρακα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, οι κορυφές του άνθρακα να διαιρούνται σε δύο κορυφές καθώς αναπτύσσεται φορτίο στην επιφάνεια. Η μία κορυφή του άνθρακα η οποία οφείλεται στις αγώγιμες ίνες μένει στην ουδέτερη θέση, ενώ η άλλη κορυφή η οποία οφείλεται στο πολυμερές, μετατοπίζεται ανάλογα με το μέγεθος της φόρτισης της επιφάνειας. Σο ύψος και το πλάτος των κορυφών αλλά και οι μετατοπίσεις της ενέργειας συσχετίζονται με το σχετικό ποσοστό αγώγιμων ινών και μη-αγώγιμου πολυμερούς που παραμένει στην θραυσμένη επιφάνεια. Ως εκ τούτου ο λόγος των δύο κορυφών του άνθρακα είναι ένας ποιοτικός δείκτης του βαθμού πρόσφυσης. Για παράδειγμα αν ο λόγος της μη αγώγιμης κορυφής προς την αγώγιμη κορυφή είναι υψηλός, τότε η θραυσμένη επιφάνεια περιέχει μεγάλο ποσοστό σε μη αγώγιμο πολυμερές και μικρό ποσοστό σε ίνες άνθρακα. Αυτό μπορεί να σημαίνει καλή πρόσφυση ίνας μήτρας η οποία οδηγεί σε αστοχία της μήτρας μεταξύ των ινών. Από την άλλη αν ο λόγος μη-αγώγιμης κορυφής προς αγώγιμη κορυφή είναι μικρός, τότε πολλές ίνες άνθρακα εκτίθενται στην επιφάνεια θραύσης, γεγονός που καταδεικνύει κακή πρόσφυση ίνας/μήτρας. ε περίπτωση που χρησιμοποιούνται οι ίδιες ίνες άνθρακα με διαφορετικά συστήματα μήτρας, μπορεί να αναπτυχθεί μία ημιποσοτική σχέση μεταξύ αυτής της παραμέτρου και της πρόσφυσης ίνας μήτρας (Tuinstra και Koening, 1970) ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΟΛΤΣΡΨΣΨΝ ΔΟΚΙΜΙΨΝ Δοκιμές με πολύστρωτα δοκίμια χρησιμοποιούνται πολύ συχνά για την μέτρηση της πρόσφυσης ίνας/μήτρας. Σα προφανή τεστ που μπορούν να διεξαχθούν αφορούν αυτά στα οποία κυρίαρχο ρόλο 49

51 παίζει η διεπιφάνεια ίνας/μήτρας. Αυτά συμπεριλαμβάνουν τεστ εφελκυσμού στις 90, τεστ κάμψης στις 90, διάτμηση 4 σημείων, διάτμηση 3 σημείων, η δοκιμή διάτμησης κοντής δοκού (short-beam shear tests), καθώς και δοκιμές διαστρωματικής αποκόλλησης τύπου Ι και ΙΙ. Επιπρόσθετα δοκιμές εφελκυσμού στις 45 μπορούν να οδηγήσουν σε διαστρωματικές αποκολλήσεις που θα χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση της πρόσφυσης ίνας/μήτρας. Για κάθε περίπτωση υπάρχουν πρωτόκολλα σχετικά με την προετοιμασία των δοκιμίων, την διεξαγωγή των πειραμάτων, την παρουσίαση των αποτελεσμάτων και την ανάλυσή τους. Σα πρωτόκολλα αυτά συμπεριλαμβάνουν τα στάνταρτ της αμερικανικής εταιρίας δοκιμών και υλικών (ASTM) και πρωτόκολλα που έχουν αναπτυχθεί από τον σύνδεσμο συνθέτων υλικών της αυτοκινητοβιομηχανίας (ACC) standards (Automotive Structural Composite Materials, 1994). Μία προσεκτική πειραματική μελέτη έχει δημοσιευθεί από τους (Drzal και Madhukar, 1993) σχετικά με τον συσχετισμό των δοκιμών αυτών με τις ιδιότητες πρόσφυσης ίνας/μήτρας. το παρόν φυλλάδιο θα παρουσιαστούν και θα συζητηθούν με λεπτομέρεια δύο μέθοδοι άμεσου προσδιορισμού της πρόσφυσης ίνας/μήτρας αλλά θα γίνει και μία προσπάθεια εισαγωγής στις έμμεσες μεθόδους. Οι μέθοδοι που θα παρουσιαστούν θα δίνουν έμφαση στα πολυμερικά σύνθετα υλικά. Με μικρές μεταβολές οι μέθοδοι αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε σύνθετα μεταλλικής και κεραμικής μήτρας ΣΕΦΝΙΚΗ ΕΞΟΛΚΕΤΗ ΙΝΑ ΚΑΙ ΣΕΦΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟ-ΠΡΟΥΤΗ ΘΕΨΡΙΑ Σο πείραμα της εξόλκευσης, το οποίο θεωρείτε ότι περιέχει μερικά από τα χαρακτηριστικά της εξόλκευσης των ινών σε ένα σύνθετο υλικό, αποτελείται από μία ίνα ή ένα νημάτιο εμβαπτισμένα σε ένα μπλοκ μήτρας ή ένα δίσκο, και σε διεύθυνση κάθετη στην επιφάνεια του πολυμερούς (εικόνα 2.12). Κατά την εκτέλεση του πειράματος εφαρμόζεται μία σταθερά αυξανόμενη δύναμη στο ελεύθερο άκρο της ίνας με σκοπό να την εξολκεύσει εκτός της μήτρας (Broutman, 1969). Σο φορτίο και η μετατόπιση καταγράφονται καθώς η ίνα εξολκεύεται αξονικά μέχρι να πραγματοποιηθεί είτε πλήρης εξόλκευση της ίνας είτε θραύση της. Η αντοχή της διεπιφάνειας ίνας/μήτρας μπορεί να υπολογιστεί εφαρμόζοντας αρχή ισορροπίας της εφελκυστικής τάσης σf της ίνας με την διατμητική τάση τ που δρα πάνω στην διεπιφάνεια ίνας/μήτρaς, λαμβάνοντας μία σχέση του τύπου τα=(σf/2)(r/l), όπου η υπόθεση είναι ότι η διατμητική τάση κατανέμεται ομοιόμορφα κατά μήκος της εμβαπτισμένης ίνας και d είναι η διάμετρος της ίνας. 50

52 Εικόνα 2.12: χηματική αναπαράσταση ενός πειράματος εξόλκευσης ίνας και ενός πειράματος μικροπρόσφυσης όπου φαίνονται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των πειραμάτων Για τον υπολογισμό των διατμητικών δυνάμεων που αναπτύσσονται κατά την διάρκεια της εξόλκευσης έχουν προταθεί διάφορα θεωρητικά μοντέλα. Ο Greszczuk (1969) θεώρησε την περίπτωση μία ελαστικής μήτρας στην οποία η κατανομή των διατμητικών τάσεων δεν ήταν ομοιόμορφη και η μεταφορά φορτίου μεταξύ ίνας και μήτρας δεν άλλαζε ομοιόμορφα κατά μήκος της ίνας. Έδειξε ότι η κατανομή των τάσεων και των δυνάμεων εξαρτάται από τις ιδιότητες της ελαστικής μήτρας. Ο Lawrence (1972) συνέχισε την θεωρία του Greszczuk συμπεριλαμβάνοντας την επίδραση της τριβής. Οι Takaku και Arridge (1973) μελέτησαν την επίδραση του μήκους εμβαπτισμού στις τάσεις αποκόλλησης και στην τάση εξόλκευσης και επίσης την επίδραση του λόγου Poisson στις διακυμάνσεις των τάσεων. Ο Gray (1984) εφάρμοσε τις προαναφερόμενες θεωρίες για να υπολογίσει την μέγιστη διατμητική τάση όταν η ίνα εξολκεύεται από την ελαστική μήτρα. υμπέρανε ότι ο συνδυασμός πρόσφυσης και αντίστασης λόγω τριβής που συμβαίνουν κατά την διάρκεια της δοκιμής εξόλκευσης εξαρτάται από το μήκος εμβαπτισμένης ίνας. Η συνεισφορά της πρόσφυσης αυξάνει με το μήκος εμβάπτισης ενώ η αντίσταση λόγω τριβής μειώνεται. Ο Laws (Gray, 1984) κατάφερε να υπολογίσει την καμπύλη φορτίου-μετατόπισης βάση της θεωρίας του Lawrence's (Drzal and Madhukar, 1993), του ανοίγματος της ρωγμής και της αντοχής ενός προσανατολισμένου κοντόινου συνθέτου όπως επίσης και την επίδραση των διεπιφανειακών δεσμών και της τριβολογίας στην εξόλκευση. Ο Banbaji (1988a, 1988b) παρουσίασε ένα θεωρητικό μοντέλο που συμπεριελάμβανε την επίδραση των κάθετων εγκάρσιων τάσεων στην δύναμη εξόλκυσης. Ανέλυσε πρώτα την περίπτωση όπου οι κάθετες 51

53 τάσεις είναι σταθερές, και στην συνέχεια την περίπτωση που οι κάθετες τάσεις εξαρτώνται από τον τρόπου που αλλάζει η εφελκυστική δύναμη κατά την διάρκεια του πραγματικού τεστ, και εφάρμοσε τα αποτελέσματα σε ένα σύστημα πολυπροπυλενίου/τσιμέντου. Μία παραλλαγή της τεχνικής εξόλκευσης μελετήθηκε από τον Hampe (1987). Σο ένα άκρο της ίνας εμβαπτίζεται σε μικρή ποσότητα πολυμερούς που έχει την μορφή ημισφαιρίου και βρίσκεται στην επιφάνεια μίας μεταλλικής πλάκας. Σο ημισφαίριο τοποθετείται σε ηλεκτρονική ζυγαριά που έχει ακρίβεια μέτρησης +/- 0.1 mn. Σο ελεύθερο άκρο της ίνας δένεται πάνω σε μία βάση που κινείται με μοτέρ και έχει ικανότητα κίνησης με ταχύτητες 5 μm/min έως 5mm/min. Η μετατόπιση μετράται με ακρίβεια +/- 0.3 μm. Η ανάκτηση των δεδομένων και ο έλεγχος της διάταξης γίνεται με την βοήθεια υπολογιστή. Η ακρίβεια που προέρχεται από τις παραπάνω βελτιώσεις αυξήθηκε σημαντικά. την περίπτωση της τεχνικής μικροπρόσφυσης, εικόνα 2.12(b), γίνεται η υπόθεση ότι η διεπιφανειακή διατμητική αντοχή κατανέμεται ομοιόμορφα κατά μήκος της εμβαπτισμένης ίνας. Η μέση διατμητική τάση υπολογίζεται διαιρώντας την μέγιστη δύναμη αποκόλλησης με το εμβαδό διατομής της εμβαπτισμένης ίνας. Φρησιμοποιώντας αναλύσεις φωτοελαστικότητας και πεπερασμένων στοιχείων έχει γίνει μελέτη της κατάστασης των τάσεων κατά το μήκος της εμβαπτισμένης ίνας (Herrara- Franco et al., 1992). Αφού οι τάσεις δεν είναι σταθερές κατά το πάχος ενός δοκιμίου, η τάση που προκύπτει από αναλύσεις φωτοελαστικότητας είναι στην πραγματικότητα μία μέση τιμή. Οπότε, υπήρξε η ανάγκη διόρθωσης των διατμητικών τάσεων (Hsueh, 1992; Schuster and Scala, 1964). την αρχή αναλύθηκε η περίπτωση μίας απόλυτα σφαιρικής σταγόντας. Οι Wu and Claypool (1991) έδειξαν ότι μία αλλαγή στο σχήμα από σφαιρική σταγόνα σε ελλειπτική δεν επηρεάζει σημαντικά την κατάσταση των τάσεων κατά το μήκος της εμβαπτισμένης ίνας. Μία δεύτερη γεωμετρία, υποθέτει την ύπαρξη ενός μηνίσκου που δημιουργείται στο σημείο επαφής με την ίνας, και μελετάται η επίδρασή του στην κατανομή των διεπιφανειακών τάσεων και στην διαδικασία αστοχίας. Κατά την διάρκεια πραγματικού πειράματος η μήτρα κρατάτε ακίνητη με την βοήθεια ενός προσαρμόσιμου εμποδίου το οποίο επιτρέπει στην ίνα να περάσει. Κατά την ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία, έχει μελετηθεί η επίδραση της αλλαγής της σχετικής θέσης του σημείου επαφής με την μικροσταγόνα στην κατανομή των διεπιφανειακών τάσεων. Πρέπει να σημειωθεί ότι αλλαγές στην σχετική θέση επαφής των δύο σημείων στήριξης με το σταγονίδιο της τάξης των 4 μm μπορούν να οδηγήσουν σε μεγάλες διαφορές ως προς το μέγεθος και την θέση της μέγιστης διατμητικής τάσης. Αυτή η παράμετρος μπορεί να θεωρηθεί υπεύθυνη για την μεγάλη διακύμανση που παρατηρείται στα δεδομένα αντοχής από το πείραμα της μικροπρόσφυσης. 52

54 Εικόνα 2.13: Επίδραση του μηνίσκου στην κατανομή των διατμητικών διεπιφανειακών τάσεων κατά μήκος της διεπιφάνειας ίνας/μήτρας με την τεχνική μικρο-πρόσφυσης ε ένα τυπικό πείραμα, το διάκενο μεταξύ των δύο στηριγμάτων αλλάζει από δοκίμιο σε δοκίμιο και ρυθμίζεται με τέτοιον τρόπο ώστε να είναι αρκετά ανοικτό και να επιτρέπει στην ίνα να κινηθεί μεταξύ τους. Από την μία σταγόνα στην επόμενη θα υπάρχει διαφορά στο διάκενο με αποτέλεσμα να υπάρχουν διαφορές στο σχετικό σημείο επαφής και προφανώς διαφορές στις τάσης πάνω στην διεπιφάνεια ίνας/μήτρας. Με αυτό το πείραμα μετράται μόνον το μέγεθος της δύναμης αποκόλλησης. Ανάλογα με το σημείο επαφής, η διεπιφανειακή αντοχή μπορεί να σημειωθεί σε διαφορετικές δυνάμεις ακόμα και για σταγόνες ίδιου μεγέθους. Όταν οι σταγόνες σχηματίζονται πάνω στην ίνα, συνήθως εμφανίζουν ένα αξισυμμετρικό σχήμα, και ανάλογα με την γωνία επαφής και τον όγκο της σταγόνας, μπορεί να σχηματιστεί μηνίσκος στο σημείο επαφής ίνας/μήτρας (Carrol, 1986). Η παρουσία του μηνίσκου δυσκολεύει στον ακριβή καθορισμό του εμβαπτισμένου μήκους ίνας. Όπως φαίνεται στην εικόνα 2.13, η θέση των στηριγμάτων σε σχέση με την σταγόνα επηρεάζει την κατανομή των διατμητικών τάσεων κατά μήκος της 53

55 ίνας. Οι διακυμάνσεις της διατμητικής τάσης και της τιμής του μέγιστου φορτίου της τάσης είναι υψηλές και εξαρτώνται από τις συνθήκες στήριξης ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΗ ΔΙΑΣΑΞΗ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΚΑΣΑΚΕΤΗ ΔΟΚΙΜΙΨΝ Οι εικόνες 2.14 και 2.15 δείχνουν μία φωτογραφία και μία σχηματική αναπαράσταση της διάταξης δοκιμής εξόλκευσης μικρο-σταγόνας. Η ακόλουθη πειραματική διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρηθεί η διεπιφανειακή διατμητική αντοχή μίας ίνας εμβαπτισμένης σε θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη. Η διαδικασία που προτείνεται εδώ έχει χρησιμοποιηθεί από διάφορους ερευνητές (Ozzello et al., 1989; Gaur et al., 1989; Penn and Lee, 1985; Gaur and Miller, 1989; McAlea and Besio, 1988a, 1988b; Penn et al., 1988): (i) Σα άκρα ίνας μήκους 100mm σταθεροποιούνται στις παράλληλες πλευρές ενός πλαισίου, χρησιμοποιώντας κολλητική ταινία διπλής όψης. (ii) Η ρητίνη αναμιγνύεται και αφαιρούνται οι φυσαλίδες. τη συνέχεια εφαρμόζεται μία μικροσταγόνα πάνω στην ίνα χρησιμοποιώντας σύριγγα και βελόνα. Μία μικρή σταγόνα της θερμοσκληρυνόμενης ρητίνης εναποτίθεται πάνω στην κορυφή της βελόνας και έρχεται σε επαφή με την ίνα. Μετά την αφαίρεση της κορυφής της βελόνας, μερική από την ρητίνη παραμένει γύρω στην ίνα και λόγω της επιφανειακής τάσης μορφοποιείται σε σταγόνα. Σο μέγεθος της μικρο-σταγόνας μεταβάλλεται μεταξύ 80 και 200 μm σε διάμετρο. (iii) Η μικροσταγόνα αφήνεται να πολυμεριστεί σε συνθήκες που καθορίζονται από τον κατασκευαστή της ρητίνης. (iv) Η ίνα σταθεροποιείται σε μία ταμπλέτα από αλουμίνιο με διαστάσεις: 6 mm x 15mm x 1 mm. το ένα άκρο της ταμπλέτας ανοίγεται τρύπα διαμέτρου 0.8mm για να επιτρέψει την σύνδεση με την κυψέλη φορτίου. Σο σύστημα φυλάσσεται σε ξηραντήρα μέχρι την δοκιμή. (v) Για την εξέταση της μικρο-σταγόνας, η ταμπλέτα αλουμινίου συνδέεται στην κυψελίδα φορτίου. Η σταγόνα σφίγγεται με λεπίδες μικρομέτρου οι οποίες πλησιάζουν τόσο ώστε σχεδόν να ακουμπήσουν την ίνα. Πριν την φόρτιση της ίνας, η διάμετρος της και το εμβαπτισμένο μήκος της μετρώνται χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό/βίντεο παχύμετρο. Η θέση και η ταχύτητα κίνησης των λεπίδων ρυθμίζονται με έναν αυτοματοποιημένο μηχανισμό κίνησης. Η λεπίδα του μικρομέτρου (πτερύγιο) η οποία βρίσκεται πάνω σε μία βάση που κινείται, απομακρύνεται από την κυψελίδα φορτίου, παράλληλα με την διεύθυνση της ίνας, και με μέγιστη ταχύτητα 22 μm/min. Η κίνηση της βάσης αναγκάζει την μικροσταγόνα να αποκοπεί από την επιφάνεια της ίνας. Η δύναμη που χρειάζεται για να αποκολληθεί η μικρο-σταγόνα και το μήκος αποκόλλησης καταγράφονται με υπολογιστεί και υπολογίζεται η μέση διεπιφανειακή διατμητική αντοχή. 54

56 Εικόνα 2.14: Διάταξη για την εφαρμογή της τεχνικής μικρο-πρόσφυσης όπου λεπτομερώς φαίνεται το σχήμα της λεπίδας Εικόνα 2.15: χηματική αναπαράσταση της τεχνικής μικρο-πρόσφυσης Η μεθοδολογία για την κατασκευή μικρο-σταγόνας από θερμοπλαστική μήτρα είναι ως εξής: (i) Με προσοχή αφαιρέστε τις ίνες από έναν θύσανο και τοποθετείστε τες σε ένα παραλληλόγραμμο ανοικτό πλαίσιο χρησιμοποιώντας ταινία διπλής όψης. Οι ίνες πρέπει να φυλάσσονται σε ξηραντήρα μέχρι να τοποθετηθούν οι μικρο-σταγόνες. (ii) Κόψτε ένα φύλλο από θερμοπλαστικό υλικό σε μικρά τετράγωνα με μήκος πλευράς περίπου 3-5mm και τοποθετείστε τα σε ένα beaker το οποίο περιέχει διαλύτη τύπου HPLC σε συγκέντρωση 5% κατά βάρος. φραγίστε το δοχείο και αναδέψτε το μείγμα τουλάχιστον για 12 ώρες. Όταν η διαδικασία της μίξης έχει ολοκληρωθεί, κρατήστε το διάλυμα σε ένα καλά σφραγισμένο δοχείο μέσα σε ένα καταψύκτη για να αποφευχθεί εξάτμιση. 55

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Κρούσης. ΕργαστηριακήΆσκηση 6 η

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Κρούσης. ΕργαστηριακήΆσκηση 6 η ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Κρούσης ΕργαστηριακήΆσκηση 6 η Σκοπός Σκοπός του πειράµατος είναι να κατανοηθούν οι αρχές του πειράµατος κρούσης οπροσδιορισµόςτουσυντελεστήδυσθραυστότητας ενόςυλικού. Η δοκιµή, είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Στρέψης. ΕργαστηριακήΆσκηση 3 η

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Στρέψης. ΕργαστηριακήΆσκηση 3 η ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Στρέψης ΕργαστηριακήΆσκηση 3 η Σκοπός Σκοπός του πειράµατος είναι ηκατανόησητωνδιαδικασιώνκατάτηκαταπόνησηστρέψης, η κατανόηση του διαγράµµατος διατµητικής τάσης παραµόρφωσης η ικανότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΤΟΧΗΣ ΥΛΙΚΩΝ. Γεώργιος Κ. Μπαράκος Διπλ. Αεροναυπηγός Μηχανικός Καθηγητής Τ.Ε.Ι. ΚΑΜΨΗ. 1.

ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΤΟΧΗΣ ΥΛΙΚΩΝ. Γεώργιος Κ. Μπαράκος Διπλ. Αεροναυπηγός Μηχανικός Καθηγητής Τ.Ε.Ι. ΚΑΜΨΗ. 1. ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΤΟΧΗΣ ΥΛΙΚΩΝ Γεώργιος Κ. Μπαράκος Διπλ. Αεροναυπηγός Μηχανικός Καθηγητής Τ.Ε.Ι. ΚΑΜΨΗ 1. Γενικά Με τη δοκιμή κάμψης ελέγχεται η αντοχή σε κάμψη δοκών από διάφορα

Διαβάστε περισσότερα

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου Οργανική Χημεία Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου 1. Γενικά Δυνατότητα προσδιορισμού δομών με σαφήνεια χρησιμοποιώντας τεχνικές φασματοσκοπίας Φασματοσκοπία μαζών Μέγεθος, μοριακός τύπος

Διαβάστε περισσότερα

Μηχανικές ιδιότητες υάλων. Διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης (stress-stain)

Μηχανικές ιδιότητες υάλων. Διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης (stress-stain) Μηχανικές ιδιότητες υάλων Η ψαθυρότητα των υάλων είναι μια ιδιότητα καλά γνωστή που εύκολα διαπιστώνεται σε σύγκριση με ένα μεταλλικό υλικό. Διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης (stress-stain) E (Young s modulus)=

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών

Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών Εργαστηριακή Άσκηση 03 ΔΟΚΙΜΕΣ(TEST) ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Διδάσκων Δρ Κατσιρόπουλος Χρήστος Τμήμα Μηχανολογίας ΑΤΕΙ Πατρών 2014-15 1 Καταστροφικές μέθοδοι 1. Τεχνική διάλυσης της μήτρας

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Ερπυσμού. ΕργαστηριακήΆσκηση 4 η

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Ερπυσμού. ΕργαστηριακήΆσκηση 4 η ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Ερπυσμού ΕργαστηριακήΆσκηση 4 η Σκοπός Σκοπός του πειράµατος είναι ο πειραµατικός προσδιορισµός της καµπύλης ερπυσµού, υπό σταθερό εξωτερικό φορτίο και ελεγχοµένη θερµοκρασία εκτέλεσης

Διαβάστε περισσότερα

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης Μοριακή Φασματοσκοπία I Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης 2 Τι μελετά η μοριακή φασματοσκοπία; Η μοριακή φασματοσκοπία μελετά την αλληλεπίδραση των μορίων με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Από τη μελέτη

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

Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών

Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών Εργαστηριακή Άσκηση 04 ΥΛΙΚΑ ΕΝΙΣΧΥΣΗΣ Διδάσκων Δρ Κατσιρόπουλος Χρήστος Τμήμα Μηχανολογίας ΑΤΕΙ Πατρών 2014-15 1 Ταξινόμηση ΣΥ 2 Διάφοροι Τύποι ινών 3 Ίνες Άνθρακα -υψηλές ειδικές

Διαβάστε περισσότερα

Μέτρηση Γωνίας Brewster Νόμοι του Fresnel

Μέτρηση Γωνίας Brewster Νόμοι του Fresnel Μέτρηση Γωνίας Bewse Νόμοι του Fesnel [] ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στο πείραμα, δέσμη φωτός από διοδικό lase ανακλάται στην επίπεδη επιφάνεια ενός ακρυλικού ημι-κυκλικού φακού, πολώνεται γραμμικά και ανιχνεύεται από ένα

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 35 ΠερίθλασηκαιΠόλωση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Κεφάλαιο 35 ΠερίθλασηκαιΠόλωση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc. Κεφάλαιο 35 ΠερίθλασηκαιΠόλωση ΠεριεχόµεναΚεφαλαίου 35 Περίθλαση απλής σχισµής ή δίσκου Intensity in Single-Slit Diffraction Pattern Περίθλαση διπλής σχισµής ιακριτική ικανότητα; Κυκλικές ίριδες ιακριτική

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή Στοιχεία Θεωρίας

Εισαγωγή Στοιχεία Θεωρίας Εισαγωγή Σκοπός της άσκησης αυτής είναι η εισαγωγή στην τεχνογνωσία των οπτικών ινών και η μελέτη τους κατά τη διάδοση μιας δέσμης laser. Συγκεκριμένα μελετάται η εξασθένιση που υφίσταται το σήμα στην

Διαβάστε περισσότερα

3 η Εργαστηριακή Άσκηση

3 η Εργαστηριακή Άσκηση 3 η Εργαστηριακή Άσκηση Βρόχος υστέρησης σιδηρομαγνητικών υλικών Τα περισσότερα δείγματα του σιδήρου ή οποιουδήποτε σιδηρομαγνητικού υλικού που δεν έχουν βρεθεί ποτέ μέσα σε μαγνητικά πεδία δεν παρουσιάζουν

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Κόπωσης. ΕργαστηριακήΆσκηση 5 η

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Κόπωσης. ΕργαστηριακήΆσκηση 5 η ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Κόπωσης ΕργαστηριακήΆσκηση 5 η Σκοπός Σκοπός του πειράµατος είναι να κατανοηθούν οι αρχές του πειράµατος κόπωσης ο προσδιορισµός της καµπύλης Wöhler ενός υλικού µέσω της οποίας καθορίζονται

Διαβάστε περισσότερα

ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ

ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 2. ΣΤΑΤΙΚΗ Να χαραχθούν τα διαγράμματα [Ν], [Q], [M] στη δοκό του σχήματος: Να χαραχθούν τα διαγράμματα [Ν], [Q], [M] στον φορέα του σχήματος: Ασκήσεις υπολογισμού τάσεων Άσκηση 1 η (Αξονικός εφελκυσμός

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικές ιδιότητες οδοντικών υλικών

Φυσικές ιδιότητες οδοντικών υλικών Φυσικές ιδιότητες οδοντικών υλικών Η γνώση των µηχανικών ιδιοτήτων των υλικών είναι ουσιώδης για την επιλογή ενδεδειγµένης χρήσης και την µακρόχρονη λειτουργικότητά τους. Στη στοµατική κοιλότητα διαµορφώνεται

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ ΠείραμαΚάμψης(ΕλαστικήΓραμμή) ΕργαστηριακήΆσκηση 7 η

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ ΠείραμαΚάμψης(ΕλαστικήΓραμμή) ΕργαστηριακήΆσκηση 7 η ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ ΠείραμαΚάμψης(ΕλαστικήΓραμμή) ΕργαστηριακήΆσκηση 7 η Σκοπός Σκοπός του πειράµατος είναι ο προσδιορισµός των χαρακτηριστικών τιµών αντοχής του υλικού που ορίζονταιστηκάµψη, όπωςτοόριοδιαρροήςσεκάµψηκαιτοόριοαντοχής

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ 1. Εισαγωγή. Η ενέργεια, όπως είναι γνωστό από τη φυσική, διαδίδεται με τρεις τρόπους: Α) δι' αγωγής Β) δια μεταφοράς Γ) δι'ακτινοβολίας Ο τελευταίος τρόπος διάδοσης

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικές & Μηχανικές Ιδιότητες

Φυσικές & Μηχανικές Ιδιότητες Μάθημα 5 ο Ποιες είναι οι Ιδιότητες των Υλικών ; Φυσικές & Μηχανικές Ιδιότητες Κατεργαστικότητα & Αναφλεξιμότητα Εφελκυσμός Θλίψη Έλεγχοι των Υλικών Φορτίσεις -1 ιάτμηση Στρέψη Έλεγχοι των Υλικών Φορτίσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΟΣΗΜΟ ΓΛΥΦΑΔΑΣ. 7.1 Τι είναι το ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο; Πως παράγεται ένα ηλεκτρομαγνητικό

ΟΡΟΣΗΜΟ ΓΛΥΦΑΔΑΣ. 7.1 Τι είναι το ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο; Πως παράγεται ένα ηλεκτρομαγνητικό ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα 7. Τι είναι το ταλαντούμενο ηλεκτρικό δίπολο; Πως παράγεται ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα; 7.2 Ποιες εξισώσεις περιγράφουν την ένταση του ηλεκτρικού

Διαβάστε περισσότερα

Το πλάτος της ταλάντωσης του σημείου Σ, μετά τη συμβολή των δυο. α. 0 β. Α γ. 2Α δ. Μονάδες 5

Το πλάτος της ταλάντωσης του σημείου Σ, μετά τη συμβολή των δυο. α. 0 β. Α γ. 2Α δ. Μονάδες 5 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04-01-2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ Μ-ΑΓΙΑΝΝΙΩΤΑΚΗ ΑΝ-ΠΟΥΛΗ Κ ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς

Διαβάστε περισσότερα

Προετοιμασία δοκιμίων

Προετοιμασία δοκιμίων Πρότυπες δοκιμές διόγκωσης Δειγματοληψία, αποθήκευση και προετοιμασία δοκιμίων (ISRM, 1999): - Κατά το δυνατόν διατήρηση της φυσικής υγρασίας και της in-situ πυκνότητας των δειγμάτων - Προτιμώνται δείγματα

Διαβάστε περισσότερα

Μονάδες 5. Α2. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα

Μονάδες 5. Α2. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΠΑΝΕΛΛΑ ΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΠΑΛ (ΟΜΑ Α Β ) ΤΕΤΑΡΤΗ 26 ΜΑÏΟΥ 2010 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

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

Νέα Οπτικά Μικροσκόπια

Νέα Οπτικά Μικροσκόπια Νέα Οπτικά Μικροσκόπια Αντίθεση εικόνας (contrast) Αντίθεση πλάτους Αντίθεση φάσης Αντίθεση εικόνας =100 x (Ι υποβ -Ι δειγμα )/ Ι υποβ Μικροσκοπία φθορισμού (Χρησιμοποιεί φθορίζουσες χρωστικές για το

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ ΠΗΓΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΥΝΕΧΕΙΣ ΠΗΓΕΣ ΠΗΓΕΣ ΓΡΑΜΜΩΝ ΚΟΙΛΗΣ ΚΑΘΟΔΟΥ & ΛΥΧΝΙΕΣ ΕΚΚΕΝΩΣΕΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ 1. Τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα: Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής α. είναι διαµήκη. β. υπακούουν στην αρχή της επαλληλίας. γ. διαδίδονται σε όλα τα µέσα µε την ίδια ταχύτητα. δ. Δημιουργούνται από

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΝΔΟΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 3 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ (6) ΘΕΜΑ 1ο Α. Στις

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

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2012. Α5) α) Σωστό β) Σωστό γ) Λάθος δ) Λάθος ε) Σωστό.

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2012. Α5) α) Σωστό β) Σωστό γ) Λάθος δ) Λάθος ε) Σωστό. ΘΕΜΑ Α ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 0 Α) γ Α) β Α)γ Α4) γ Α5) α) Σωστό β) Σωστό γ) Λάθος δ) Λάθος ε) Σωστό ΘΕΜΑ Β n a n ( ύ) a n (), ( ύ ) n

Διαβάστε περισσότερα

(a) Λεία δοκίµια, (b) δοκίµια µε εγκοπή, (c) δοκίµια µε ρωγµή

(a) Λεία δοκίµια, (b) δοκίµια µε εγκοπή, (c) δοκίµια µε ρωγµή ΜηχανικέςΜετρήσεις Βασισµένοστο Norman E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials: Engineering Methods for Deformation, Fracture, and Fatigue, Third Edition, 2007 Pearson Education (a) οκιµήεφελκυσµού,

Διαβάστε περισσότερα

Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ...

Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ... Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ... Σημείωση: Διάφοροι τύποι και φυσικές σταθερές βρίσκονται στην τελευταία σελίδα. Θέμα 1ο (20 μονάδες)

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

Απορρόφηση φωτός: Προσδιορισμός του συντελεστή απορρόφησης διαφανών υλικών

Απορρόφηση φωτός: Προσδιορισμός του συντελεστή απορρόφησης διαφανών υλικών O11 Απορρόφηση φωτός: Προσδιορισμός του συντελεστή απορρόφησης διαφανών υλικών 1. Σκοπός Η εργαστηριακή αυτή άσκηση αποσκοπεί α) στη μελέτη του φαινομένου της εξασθένησης φωτός καθώς διέρχεται μέσα από

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΞΟΝΙΚΟΣ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ, ΘΛΙΨΗ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΞΟΝΙΚΟΣ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ, ΘΛΙΨΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΞΟΝΙΚΟΣ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ, ΘΛΙΨΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1: Ο κύλινδρος που φαίνεται στο σχήμα είναι από χάλυβα που έχει ένα ειδικό βάρος 80.000 N/m 3. Υπολογίστε την θλιπτική τάση που ενεργεί στα σημεία Α και

Διαβάστε περισσότερα

Bασική διάταξη τηλεπικοινωνιακού συστήµατος οπτικών ινών

Bασική διάταξη τηλεπικοινωνιακού συστήµατος οπτικών ινών ΕΙ ΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ - διαφάνεια 1 - Bασική διάταξη τηλεπικοινωνιακού συστήµατος οπτικών ινών ιαµορφωτής Ηλεκτρικό Σήµα Ποµπός Οπτικό Σήµα Οπτική Ίνα διαµορφωτής: διαµορφώνει τη φέρουσα συχνότητα

Διαβάστε περισσότερα

1 ΘΕΩΡΙΑ ΚΟΠΗΣ ΛΑΜΑΡΙΝΑΣ

1 ΘΕΩΡΙΑ ΚΟΠΗΣ ΛΑΜΑΡΙΝΑΣ 1 ΘΕΩΡΙΑ ΚΟΠΗΣ ΛΑΜΑΡΙΝΑΣ 1.1 Εισαγωγή Οι κυριότερες κατεργασίες για την κατασκευή προϊόντων από λαμαρίνα είναι η κοπή, η μορφοποίηση και η κοίλανση. Οι κατεργασίες αυτές γίνονται ας ψαλίδια και πρέσσες

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

Εργαστήριο Οπτικής ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ

Εργαστήριο Οπτικής ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΣΥΜΒΟΛΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ Μάκης Αγγελακέρης 010 Σκοπός της άσκησης Να μπορείτε να εξηγήσετε το φαινόμενο της Συμβολής και κάτω από ποιες προϋποθέσεις δύο δέσμες φωτός, μπορεί να συμβάλουν. Να μπορείτε να περιγράψετε

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ ο Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις -4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Τα δύο

Διαβάστε περισσότερα

Η ΑΝΑΓΚΗ ΓΙΑ ΠΟΣΟΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΗΝ ΕΝΟΡΓΑΝΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Η ΑΝΑΓΚΗ ΓΙΑ ΠΟΣΟΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΗΝ ΕΝΟΡΓΑΝΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Η ΑΝΑΓΚΗ ΓΙΑ ΠΟΣΟΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΗΝ ΕΝΟΡΓΑΝΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Οι Ενόργανες Μέθοδοι Ανάλυσης είναι σχετικές μέθοδοι και σχεδόν στο σύνολο τους παρέχουν την αριθμητική τιμή μιας φυσικής ή φυσικοχημικής ιδιότητας, η

Διαβάστε περισσότερα

Διάθλαση φωτός και ολική ανάκλαση: Εύρεση του δείκτη διάθλασης και της γωνίας ολικής ανάκλασης

Διάθλαση φωτός και ολική ανάκλαση: Εύρεση του δείκτη διάθλασης και της γωνίας ολικής ανάκλασης 3 Διάθλαση φωτός και ολική ανάκλαση: Εύρεση του δείκτη διάθλασης και της γωνίας ολικής ανάκλασης Μέθοδος Σε σώμα διαφανές ημικυλινδρικού σχήματος είναι εύκολο να επιβεβαιωθεί ο νόμος του Sell και να εφαρμοστεί

Διαβάστε περισσότερα

f cd = θλιπτική αντοχή σχεδιασμού σκυροδέματος f ck = χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή σκυροδέματος

f cd = θλιπτική αντοχή σχεδιασμού σκυροδέματος f ck = χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή σκυροδέματος v ΣΥΜΒΟΛΑ Λατινικά A b A g A e A f = εμβαδόν ράβδου οπλισμού = συνολικό εμβαδόν διατομής = εμβαδόν περισφιγμένου σκυροδέματος στη διατομή = εμβαδόν διατομής συνθέτων υλικών A f,tot = συνολικό εμβαδόν συνθέτων

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR)

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR) ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR) ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR) Χαρακτηρίζεται ως φασματοσκοπική τεχνική μοριακής δόμησης (ή περιστροφής), καθώς η ακτινοβολία προκαλεί διέγερση των μορίων σε υψηλότερες στάθμες

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΑΔΡΑΝΩΝ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΕΝΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 25 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Παρασκευή κονιάματος ή σκυροδέματος με καθορισμένες ιδιότητες και αντοχές : Ανάμιξη των συστατικών με απαιτούμενη ποσότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ Α : α. 3000 V/m β. 1500 V/m γ. 2000 V/m δ. 1000 V/m

ΘΕΜΑ Α : α. 3000 V/m β. 1500 V/m γ. 2000 V/m δ. 1000 V/m ΑΡΧΗ 1 ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΙ ΠΡΑΞΗ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ Α : Για να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής αρκεί να γράψετε

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ 28 Η ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (Δεύτερη Φάση) Κυριακή, 13 Απριλίου 2014 Ώρα: 10:00-13:00 Οδηγίες: Το δοκίμιο αποτελείται από έξι (6) σελίδες και έξι (6) θέματα. Να απαντήσετε

Διαβάστε περισσότερα

ιαγώνισμα στη Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Επαναληπτικό Ι

ιαγώνισμα στη Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Επαναληπτικό Ι Θέμα 1 ο ιαγώνισμα στη Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης Επαναληπτικό Ι Στα ερωτήματα 1 5 του πρώτου θέματος, να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα της απάντησης που θεωρείτε

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

ΠΟΥ ΔΙΑΔΙΔΕΤΑΙ ΤΟ ΦΩΣ

ΠΟΥ ΔΙΑΔΙΔΕΤΑΙ ΤΟ ΦΩΣ 1 ΦΩΣ Στο μικρόκοσμο θεωρούμε ότι το φως έχει δυο μορφές. Άλλοτε το αντιμετωπίζουμε με τη μορφή σωματιδίων που ονομάζουμε φωτόνια. Τα φωτόνια δεν έχουν μάζα αλλά μόνον ενέργεια. Άλλοτε πάλι αντιμετωπίζουμε

Διαβάστε περισσότερα

Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη βοήθεια του απλού εκκρεμούς.

Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη βοήθεια του απλού εκκρεμούς. Μ2 Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη βοήθεια του απλού εκκρεμούς. 1 Σκοπός Η εργαστηριακή αυτή άσκηση αποσκοπεί στη μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας σε ένα τόπο. Αυτή η μέτρηση επιτυγχάνεται

Διαβάστε περισσότερα

Mάθημα: Θερμικές Στροβιλομηχανές. Εργαστηριακή Ασκηση. Μέτρηση Χαρακτηριστικής Καμπύλης Βαθμίδας Αξονικού Συμπιεστή

Mάθημα: Θερμικές Στροβιλομηχανές. Εργαστηριακή Ασκηση. Μέτρηση Χαρακτηριστικής Καμπύλης Βαθμίδας Αξονικού Συμπιεστή Ε.Μ. ΠΟΛΥΤΕΧΝΕIΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡIΟ ΘΕΡΜIΚΩΝ ΣΤΡΟΒIΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΡΕΥΣΤΩΝ Mάθημα: Θερμικές Στροβιλομηχανές Εργαστηριακή Ασκηση Μέτρηση Χαρακτηριστικής Καμπύλης Βαθμίδας Αξονικού Συμπιεστή Κ. Μαθιουδάκη Καθηγητή

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Εισαγωγή Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι η μελέτη του ηλεκτροοπτικού φαινομένου (φαινόμενο Pockels) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος για κρύσταλλο KDP και ο προσδιορισμός της τάσης V λ/4. Στοιχεία Θεωρίας

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ Εκτοξευόμενο Σκυρόδεμα Συγκολλήσεις Παλαιών-Νέων Ράβδων Οπλισμού Στέφανος Δρίτσος Αναπλ. Καθηγητής Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδος, Τμήμα

Διαβάστε περισσότερα

Ύλη ένατου µαθήµατος. Οπτικό µικροσκόπιο, Ηλεκτρονική µικροσκοπία σάρωσης, Ηλεκτρονική µικροσκοπία διέλευσης.

Ύλη ένατου µαθήµατος. Οπτικό µικροσκόπιο, Ηλεκτρονική µικροσκοπία σάρωσης, Ηλεκτρονική µικροσκοπία διέλευσης. ιάλεξη 9 η Ύλη ένατου µαθήµατος Οπτικό µικροσκόπιο, Ηλεκτρονική µικροσκοπία σάρωσης, Ηλεκτρονική µικροσκοπία διέλευσης. Μέθοδοι µικροσκοπικής ανάλυσης των υλικών Οπτική µικροσκοπία (Optical microscopy)

Διαβάστε περισσότερα

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ Ι 2 Κατηγορίες Υλικών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ Παραδείγματα Το πεντάγωνο των υλικών Κατηγορίες υλικών 1 Ορυκτά Μέταλλα Φυσικές πηγές Υλικάπουβγαίνουναπότηγημεεξόρυξηήσκάψιμοή

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

Φυσική των οφθαλμών και της όρασης. Κική Θεοδώρου

Φυσική των οφθαλμών και της όρασης. Κική Θεοδώρου Φυσική των οφθαλμών και της όρασης Κική Θεοδώρου Περιεχόμενα Στοιχεία Γεωμετρικής Οπτικής Ανατομία του Οφθαλμού Αμφιβληστροειδής Ο ανιχνευτής φωτός του οφθαλμού Το κατώφλι της όρασης Φαινόμενα περίθλασης

Διαβάστε περισσότερα

Πως διαδίδονται τα Η/Μ κύματα σε διαφανή διηλεκτρικά?

Πως διαδίδονται τα Η/Μ κύματα σε διαφανή διηλεκτρικά? Πως διαδίδονται τα Η/Μ κύματα σε διαφανή διηλεκτρικά? (Μη-μαγνητικά, μη-αγώγιμα, διαφανή στερεά ή υγρά με πυκνή, σχετικά κανονική διάταξη δομικών λίθων). Γραμμικά πολωμένο κύμα προσπίπτει σε ηλεκτρόνιο

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΔΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΑΠΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΚΑΙ ΠΡΟΕΝΤΕΤΑΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ. Γ. Παναγόπουλος Καθηγητής Εφαρμογών, ΤΕΙ Σερρών

ΕΙΔΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΑΠΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΚΑΙ ΠΡΟΕΝΤΕΤΑΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ. Γ. Παναγόπουλος Καθηγητής Εφαρμογών, ΤΕΙ Σερρών ΕΙΔΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ ΑΠΟ ΟΠΛΙΣΜΕΝΟ ΚΑΙ ΠΡΟΕΝΤΕΤΑΜΕΝΟ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑ Γ. Παναγόπουλος Καθηγητής Εφαρμογών, ΤΕΙ Σερρών Δεξαμενές Ο/Σ (Μέρος 2 ο ) -Σιλό Ορθογωνικές δεξαμενές Διάκριση ως προς την ύπαρξη ή μη επικάλυψης

Διαβάστε περισσότερα

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014 ΤΑΞΗ: ΜΑΘΗΜΑ: Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ / ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΘΕΜΑ Α Ηµεροµηνία: Κυριακή 13 Απριλίου 2014 ιάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ 1. ύο µονοχρωµατικές ακτινοβολίες Α και Β µε µήκη κύµατος στο κενό

Διαβάστε περισσότερα

Θέμα 1 Στις ερωτήσεις Α1-Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Θέμα 1 Στις ερωτήσεις Α1-Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Θέμα 1 Στις ερωτήσεις Α1-Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Α1. Αν σε ένα ελεύθερο σώμα που είναι αρχικά ακίνητο ασκηθεί δύναμη

Διαβάστε περισσότερα

Σχήμα 1: Διάταξη δοκιμίου και όργανα μέτρησης 1 BUILDNET

Σχήμα 1: Διάταξη δοκιμίου και όργανα μέτρησης 1 BUILDNET Παραμετρική ανάλυση κοχλιωτών συνδέσεων με μετωπική πλάκα χρησιμοποιώντας πεπερασμένα στοιχεία Χριστόφορος Δημόπουλος, Πολιτικός Μηχανικός, Υποψήφιος Διδάκτωρ ΕΜΠ Περίληψη Η εν λόγω εργασία παρουσιάζει

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ Α Στις ημιτελείς προτάσεις Α1-Α4 να ράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα το ράμμα που αντιστοιχεί στη φράση, η οποία τη συμπληρώνει

Διαβάστε περισσότερα

5. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

5. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ 5-1 5. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ 5.1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ Η καθηµερινή πείρα µας έχει δείξει ότι τα πολυµερή συµπεριφέρονται µηχανικά µε διάφορους τρόπους: σα ψαθυρό υλικό, σα λάστιχο και σαν ελαστικό

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Κάµψη καθαρή κάµψη, τάσεις, βέλος κάµψης

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Κάµψη καθαρή κάµψη, τάσεις, βέλος κάµψης 5.1. Μορφές κάµψης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Κάµψη καθαρή κάµψη, τάσεις, βέλος κάµψης Η γενική κάµψη (ή κάµψη), κατά την οποία εµφανίζεται στο φορέα (π.χ. δοκό) καµπτική ροπή (Μ) και τέµνουσα δύναµη (Q) (Σχ. 5.1.α).

Διαβάστε περισσότερα

Συστήματα συντεταγμένων

Συστήματα συντεταγμένων Κεφάλαιο. Για να δημιουργήσουμε τρισδιάστατα αντικείμενα, που μπορούν να παρασταθούν στην οθόνη του υπολογιστή ως ένα σύνολο από γραμμές, επίπεδες πολυγωνικές επιφάνειες ή ακόμη και από ένα συνδυασμό από

Διαβάστε περισσότερα

ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΣΠΥΡΙΔΩΝΑ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2011-2012 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΣΠΥΡΙΔΩΝΑ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2011-2012 ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟ ΑΓΙΟΥ ΠΥΡΙΔΩΝΑ ΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2011-2012 ΓΡΑΠΤΕ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕ ΕΞΕΤΑΕΙ ΦΥΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 31-05-2012 ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 07.45 10.15 Οδηγίες 1. Το εξεταστικό δοκίμιο αποτελείται από 9 σελίδες.

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΡΧΗ ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ ΜΑΪΟΥ 03 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΥΟ ΚΥΚΛΩΝ) ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008 ΓΙΑ ΤΑ ΑΝΩΤΕΡΑ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΙΔΡΥΜΑΤΑ Μάθημα: ΦΥΣΙΚΗ 4ωρο Τ.Σ. Ημερομηνία

Διαβάστε περισσότερα

r r r r r r r r r r r Μονάδες 5 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

r r r r r r r r r r r Μονάδες 5 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΠΑΛ (ΟΜΑ Α Β ) ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 0 ΜΑÏΟΥ 011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ (ΚΑΙ

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 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Σκοπός Στο δεύτερο κεφάλαιο θα εισαχθεί η έννοια του ηλεκτρικού ρεύματος και της ηλεκτρικής τάσης,θα μελετηθεί ένα ηλεκτρικό κύκλωμα και θα εισαχθεί η έννοια της αντίστασης.

Διαβάστε περισσότερα

Q=Ne. Συνοπτική Θεωρία Φυσικής Γ Γυμνασίου. Q ολ(πριν) = Q ολ(μετά) Η αποτελεσματική μάθηση δεν θέλει κόπο αλλά τρόπο, δηλαδή ma8eno.

Q=Ne. Συνοπτική Θεωρία Φυσικής Γ Γυμνασίου. Q ολ(πριν) = Q ολ(μετά) Η αποτελεσματική μάθηση δεν θέλει κόπο αλλά τρόπο, δηλαδή ma8eno. Web page: www.ma8eno.gr e-mail: vrentzou@ma8eno.gr Η αποτελεσματική μάθηση δεν θέλει κόπο αλλά τρόπο, δηλαδή ma8eno.gr Συνοπτική Θεωρία Φυσικής Γ Γυμνασίου Κβάντωση ηλεκτρικού φορτίου ( q ) Q=Ne Ολικό

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστηριακή άσκηση L0: Ασφάλεια και προστασία από ακτινοβολία Laser. Σύγκριση έντασης ακτινοβολίας Laser με συμβατικές πηγές φωτός

Εργαστηριακή άσκηση L0: Ασφάλεια και προστασία από ακτινοβολία Laser. Σύγκριση έντασης ακτινοβολίας Laser με συμβατικές πηγές φωτός Εργαστηριακή άσκηση L0: Ασφάλεια και προστασία από ακτινοβολία Laser. Σύγκριση έντασης ακτινοβολίας Laser με συμβατικές πηγές φωτός Σκοπός: Σκοπός της άσκησης αυτής είναι η κατανόηση και επίγνωση των κινδύνων

Διαβάστε περισσότερα

Πρόχειρες Σημειώσεις

Πρόχειρες Σημειώσεις Πρόχειρες Σημειώσεις ΛΕΠΤΟΤΟΙΧΑ ΔΟΧΕΙΑ ΠΙΕΣΗΣ Τα λεπτότοιχα δοχεία πίεσης μπορεί να είναι κυλινδρικά, σφαιρικά ή κωνικά και υπόκεινται σε εσωτερική ή εξωτερική πίεση από αέριο ή υγρό. Θα ασχοληθούμε μόνο

Διαβάστε περισσότερα

ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. Απορρόφυση ακτινοβολίας. Μέρος 1ον : ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά.

ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. Απορρόφυση ακτινοβολίας. Μέρος 1ον : ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. ρ. Χ. Βοζίκης Εργαστήριο Φυσικής ΙΙ 53 ιάδοση κυµάτων σε διηλεκτρικά. Απορρόφυση ακτινοβολίας. 5. Άσκηση 5 5.1 Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης Σκοπός της άσκησης είναι η γνωριµία των σπουδαστών µε την

Διαβάστε περισσότερα

Οριακή κατάσταση αστοχίας έναντι ιάτµησης-στρέψης- ιάτρησης

Οριακή κατάσταση αστοχίας έναντι ιάτµησης-στρέψης- ιάτρησης Σχεδιασµός φορέων από σκυρόδεµα µε βάση τον Ευρωκώδικα 2 Οριακή κατάσταση αστοχίας έναντι ιάτµησης-στρέψης- ιάτρησης Καττής Μαρίνος, Αναπληρωτής Καθηγητής ΕΜΠ Λιβαδειά, 26 Σεπτεµβρίου 2009 1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ

Διαβάστε περισσότερα

6. Ατομικά γραμμικά φάσματα

6. Ατομικά γραμμικά φάσματα 6. Ατομικά γραμμικά φάσματα Σκοπός Κάθε στοιχείο έχει στην πραγματικότητα ένα χαρακτηριστικό γραμμικό φάσμα, οφειλόμενο στην εκπομπή φωτός από πυρωμένα άτομα του στοιχείου. Τα φάσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν

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

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ 1. ΓΕΝΙΚΑ Τα ηλιακά στοιχεία χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του φωτός (που αποτελεί μία μορφή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας) σε ηλεκτρική ενέργεια. Κατασκευάζονται από

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή.

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή. Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Αντικείμενο της εργασίας είναι η σχεδίαση και κατασκευή του ηλεκτρονικού τμήματος της διάταξης μέτρησης των θερμοκρασιών σε διάφορα σημεία ενός κινητήρα Ο στόχος είναι η ανάκτηση του

Διαβάστε περισσότερα

Η εταιρία μας εξειδικεύεται από το 1969 σε εξοπλισμούς και συστήματα Δοκιμών και Μετρήσεων σχετικών με:

Η εταιρία μας εξειδικεύεται από το 1969 σε εξοπλισμούς και συστήματα Δοκιμών και Μετρήσεων σχετικών με: 1 Η εταιρία μας εξειδικεύεται από το 1969 σε εξοπλισμούς και συστήματα Δοκιμών και Μετρήσεων σχετικών με: 01: Αισθητήρια & Συστήματα Μέτρησης 02: Συστήματα Συλλογής Δεδομένων 03: Εργαστήρια Δοκιμών Πολ.

Διαβάστε περισσότερα

Φύση του φωτός. Θεωρούμε ότι το φως έχει διττή φύση: διαταραχή που διαδίδεται στο χώρο. μήκος κύματος φωτός. συχνότητα φωτός

Φύση του φωτός. Θεωρούμε ότι το φως έχει διττή φύση: διαταραχή που διαδίδεται στο χώρο. μήκος κύματος φωτός. συχνότητα φωτός Γεωμετρική Οπτική Φύση του φωτός Θεωρούμε ότι το φως έχει διττή φύση: ΚΥΜΑΤΙΚΗ Βασική ιδέα Το φως είναι μια Η/Μ διαταραχή που διαδίδεται στο χώρο Βασική Εξίσωση Φαινόμενα που εξηγεί καλύτερα (κύμα) μήκος

Διαβάστε περισσότερα

Το υποσύστηµα "αίσθησης" απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά µεγέθη γενική δοµή και συγκρότηση

Το υποσύστηµα αίσθησης απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά µεγέθη γενική δοµή και συγκρότηση Το υποσύστηµα "αίσθησης" απαιτήσεις και επιδόσεις φυσικά µεγέθη γενική δοµή και συγκρότηση Το υποσύστηµα "αίσθησης" είσοδοι της διάταξης αντίληψη του "περιβάλλοντος" τροφοδοσία του µε καθορίζει τις επιδόσεις

Διαβάστε περισσότερα

1.2. Ο ΣΙΔΗΡΟΣ ΚΑΙ ΤΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΤΟΥ.

1.2. Ο ΣΙΔΗΡΟΣ ΚΑΙ ΤΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΤΟΥ. 1.2. Ο ΣΙΔΗΡΟΣ ΚΑΙ ΤΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΤΟΥ. Ο σίδηρος πολύ σπάνια χρησιμοποιείται στη χημικά καθαρή του μορφή. Συνήθως είναι αναμεμειγμένος με άλλα στοιχεία, όπως άνθρακα μαγγάνιο, νικέλιο, χρώμιο, πυρίτιο, κ.α.

Διαβάστε περισσότερα

5 Μετρητές παροχής. 5.1Εισαγωγή

5 Μετρητές παροχής. 5.1Εισαγωγή 5 Μετρητές παροχής 5.Εισαγωγή Τρεις βασικές συσκευές, με τις οποίες μπορεί να γίνει η μέτρηση της ογκομετρικής παροχής των ρευστών, είναι ο μετρητής Venturi (ή βεντουρίμετρο), ο μετρητής διαφράγματος (ή

Διαβάστε περισσότερα

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών Οι παρούσες σημειώσεις αποτελούν βοήθημα στο μάθημα Αριθμητικές Μέθοδοι του 5 ου εξαμήνου του ΤΜΜ ημήτρης Βαλουγεώργης Καθηγητής Εργαστήριο Φυσικών

Διαβάστε περισσότερα

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ε π α ν α λ η π τ ι κ ά θ έ µ α τ α 0 0 5 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 1 ΘΕΜΑ 1 o Για τις ερωτήσεις 1 4, να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΝΕΠΑΡΚΩΝ ΜΗΚΩΝ ΠΑΡΑΘΕΣΗΣ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΚΑΝ.ΕΠΕ. ΚΑΙ EC8-3.

ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΝΕΠΑΡΚΩΝ ΜΗΚΩΝ ΠΑΡΑΘΕΣΗΣ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΚΑΝ.ΕΠΕ. ΚΑΙ EC8-3. ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΝΕΠΑΡΚΩΝ ΜΗΚΩΝ ΠΑΡΑΘΕΣΗΣ ΜΕ ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΚΑΝ.ΕΠΕ. ΚΑΙ EC8-3. ΡΑΥΤΟΠΟΥΛΟΥ ΜΑΡΙΝΑ Περίληψη Οι κανονισμοί που ασχολούνται με τις επεμβάσεις κτιρίων στη χώρα μας είναι ο ΚΑΝ.ΕΠΕ. και

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ ο Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις - 4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή

Διαβάστε περισσότερα

Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία

Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Εργαστηριακή Άσκηση: Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία Σκοπός της Εργαστηριακής Άσκησης: Να προσδιοριστεί ο τρόπος με τον οποίο μεταλλικά κουτιά με επιφάνειες διαφορετικού

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΓΕΩΣΥΝΘΕΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ν. Σαμπατακάκης Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΓΕΩΣΥΝΘΕΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ν. Σαμπατακάκης Καθηγητής Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας Παν/μιο Πατρών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΓΕΩΣΥΝΘΕΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ συνθετικά υλικά που χρησιμοποιούνται στις εφαρμογές της γεωτεχνικής μηχανικής και σε συναφείς κατασκευές, σε συνδυασμό συνήθως με κατάλληλα εδαφικά υλικά (γεωϋλικά). σύσταση

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 14 Μάθημα: ΦΥΣΙΚΗ 4ωρο Τ.Σ. Ημερομηνία και ώρα εξέτασης: Παρασκευή, 13 Ιουνίου 14 8:

Διαβάστε περισσότερα

Χημεία Β Γυμνασίου ΦΥΛΛΑΔΙΟ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Τ μαθητ : Σχολικό Έτος:

Χημεία Β Γυμνασίου ΦΥΛΛΑΔΙΟ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Τ μαθητ : Σχολικό Έτος: Χημεία Β Γυμνασίου ΦΥΛΛΑΔΙΟ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Τ μαθητ : Σχολικό Έτος: 1 1.2 Καταστάσεις των υλικών 1. Συμπληρώστε το παρακάτω σχεδιάγραμμα 2 2. Πώς ονομάζονται οι παρακάτω μετατροπές της φυσικής κατάστασης; 3 1.3

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΕ ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΥΛΙΚΟΥ

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΕ ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΥΛΙΚΟΥ 19 Γ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΕ ΑΦΑΙΡΕΣΗ ΥΛΙΚΟΥ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι βασικότερες κατεργασίες με αφαίρεση υλικού και οι εργαλειομηχανές στις οποίες γίνονται οι αντίστοιχες κατεργασίες, είναι : Κατεργασία Τόρνευση Φραιζάρισμα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙ ΕΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΕΚΝΩΝ ΕΛΛΗΝΩΝ ΤΟΥ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ ΚΑΙ ΤΕΚΝΩΝ ΕΛΛΗΝΩΝ ΥΠΑΛΛΗΛΩΝ ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΠΕΜΠΤΗ 10 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

7.1 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΣΤΙΑΚΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗΣ ΦΑΚΩΝ

7.1 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΣΤΙΑΚΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗΣ ΦΑΚΩΝ 7.1 ΑΣΚΗΣΗ 7 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΣΤΙΑΚΗΣ ΑΠΟΣΤΑΣΗΣ ΦΑΚΩΝ ΘΕΩΡΙΑ Όταν φωτεινή παράλληλη δέσμη διαδιδόμενη από οπτικό μέσο α με δείκτη διάθλασης n 1 προσπίπτει σε άλλο οπτικό μέσο β με δείκτη διάθλασης n 2 και

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΟΠΤΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΟΠΤΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΟΠΤΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ Άσκηση 4. Διαφράγματα. Θεωρία Στο σχεδιασμό οπτικών οργάνων πρέπει να λάβει κανείς υπόψη και άλλες παραμέτρους πέρα από το πού και πώς σχηματίζεται το είδωλο ενός

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