Παραγωγή Κεραμικών και Μεταλλικών Πορωδών Υλικών με Χρήση Οικολογικού Παράγοντα Αφροποίησης

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Παραγωγή Κεραμικών και Μεταλλικών Πορωδών Υλικών με Χρήση Οικολογικού Παράγοντα Αφροποίησης"

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΛΛΟΓΝΩΣΙΑΣ Διπλωματική Εργασία: Παραγωγή Κεραμικών και Μεταλλικών Πορωδών Υλικών με Χρήση Οικολογικού Παράγοντα Αφροποίησης ΓΚΡΕΚΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΑΕΜ: 4042 Επιβλέπων: Αναπ. Καθηγητής Ν. Μιχαηλίδης Συνεπιβλέπουσα: Δρ. Φ. Στεργιούδη ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2013

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια προπτυχιακού επιπέδου στο Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Αντικείμενο της αποτέλεσε η παραγωγή μεταλλικών και κεραμικών αφρών με τη χρήση του baking powder ως παράγοντα αφροποίησης, και η βελτιστοποίηση των σταδίων και παραμέτρων της παραγωγικής διαδικασίας καθώς και ο χαρακτηρισμός των παραχθέντων αφρών. Πραγματοποιήθηκε έλεγχος του πορώδους των δοκιμίων και μελέτη της μάκρο- και μίκρο-δομής με τη χρήση οπτικού στερεοσκοπίου. Το Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας κατέχει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή πορωδών στερεών υλικών με χρήση οικολογικού μέσου αφροποίησης, το συνδυασμό όξινου ανθρακικού νατρίου (NaHCO 3 ) ή του όξινου ανθρακικού καλίου (KHCO 3 ) με κάποιο όξινο υλικό ή άλας [1]. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Αναπληρωτή Καθηγητή Ν. Μιχαηλίδη για την ανάθεση του συγκεκριμένου θέματος εργασίας και για την καθοδήγησή του σε όλα τα στάδια των πειραμάτων. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω τη Διδάκτορα Φ. Στεργιούδη για τη σημαντική βοήθεια και τις συμβουλές κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, και τις συμβουλές και παρατηρήσεις της κατά τη σύνταξη της διπλωματικής εργασίας. Τέλος, ευχαριστώ όλα τα μέλη του εργαστηρίου που με τον τρόπο τους συνέβαλλαν ώστε να έρθει εις πέρας αυτή η εργασία. 1

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε παραγωγή μεταλλικών και κεραμικών αφρών με περιβαλλοντικά φιλική μέθοδο άμεσης αφροποίησης. Τον παράγοντα αφροποίησης αποτέλεσε το baking powder, ενώ τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η τιτάνια και η αλούμινα από την κατηγορία των κεραμικών και το αλουμίνιο από την κατηγορία των μετάλλων. Σκοπός της εργασίας αποτέλεσε ο έλεγχος και χαρακτηρισμός των παραμέτρων κάθε σταδίου της παραγωγικής διαδικασίας, και ο χαρακτηρισμός του πορώδους των τελικών προϊόντων. Η διαδικασία παραγωγής περιλάμβανε την ανάμιξη κόνεων του εκάστοτε υλικού με κόνεις baking powder, ανάδευση για την ομογενοποίηση του μίγματος και προσθήκη απιονισμένου νερού για την έναρξη της αφροποίησης. Ακολουθούσε η ξήρανση του αφροποιημένου μίγματος και η πυροσυσσωμάτωση επιλεγμένων δοκιμίων. Για τους κεραμικούς αφρούς χρησιμοποιήθηκε τιτάνια σε μορφή πούδρας, αλούμινα κοκκομετρίας 1 μm και αλούμινα κοκκομετρίας 60 μm. Δοκιμάστηκαν αναλογίες κόνεων στο εύρος 60/40 75/25 κ.β. οξείδιο/baking powder και ποσότητες νερού στο εύρος 2 4 ml ανά 10 γραμμάρια μίγματος κόνεων. Η ξήρανση των δοκιμίων έλαβε χώρα στον αέρα ή σε ξηραντήρα σε θερμοκρασία 110 C. Η πυροσυσσωμάτωση των επιλεγμένων δοκιμίων αφρών αλούμινας πραγματοποιήθηκε στους 1600 C με διάρκεια από 8 ως 12 ώρες. Για τους μεταλλικούς αφρούς χρησιμοποιήθηκαν κόνεις αλουμινίου κοκκομετρίας 180 μm. Δοκιμάστηκαν αναλογίες στο εύρος 75/25 95/5 κ.β. αλουμίνιο/baking powder και ποσότητες νερού στο εύρος 2 4 ml ανά 10 γραμμάρια μίγματος κόνεων. Η ξήρανση των δοκιμίων έλαβε χώρα στον αέρα ή σε ξηραντήρα σε θερμοκρασία 110 C. Η πυροσυσσωμάτωση των επιλεγμένων δοκιμίων αφρών αλουμινίου πραγματοποιήθηκε σε τελικές θερμοκρασίες στο εύρος C με διάρκεια 1,5 2 ώρες. Επιπλέον παράμετροι στην πυροσυσσωμάτωση ήταν η καύση σε αδρανή ατμόσφαιρα αργού, η ροή αργού σε κανονική ατμόσφαιρα και η μόνωση των δοκιμίων από την ατμόσφαιρα με εφημερίδες. Κανένα δοκίμιο αφρού τιτάνιας δεν κατάφερε να διογκωθεί ανεξαρτήτως αναλογιών κόνεων και νερού. Ομοίως και τα δοκίμια αφρών αλούμινας κοκκομετρίας 1 μm που συνετέλεσε στη χρήση μεγαλύτερης κοκκομετρίας, 60 μm. Με τη μεγαλύτερη κοκκομετρία ιδανικές αναλογίες κόνεων ήταν οι 60/40 και 65/35 με διόγκωση περίπου 2,2 φορές του αρχικού όγκου ανεξαρτήτως ποσότητας νερού. Η ξήρανση στον αέρα ήταν ευνοϊκότερη για τη διόγκωση των δοκιμίων. Η πυροσυσσωμάτωση των δοκιμίων αφρών αλούμινας κρίθηκε ανεπαρκής λόγω της μη δυνατότητας να επιτευχθεί θερμοκρασία ικανή για την έναρξη του φαινομένου. Το παραγόμενο πορώδες ήταν ανοικτού τύπου με ποσοστό στο εύρος 38-57%. 2

4 Ιδανική αναλογία κόνεων για τα δοκίμια αφρών αλουμινίου αποτέλεσε η 90/10 κ.β. με 4 ml νερό ανά 10 γραμμάρια κόνεων για ξήρανση στον αέρα και 4,5 ml νερό ανά 10 γραμμάρια κόνεων για ξήρανση στους 110 C με διόγκωση περίπου 2,7 φορές του αρχικού όγκου. Η ξήρανση στον αέρα ήταν κι εδώ ευνοϊκότερη για τη διόγκωση των δοκιμίων. Η πυροσυσσωμάτωση των δοκιμίων του αλουμινίου απέτυχε να ισχυροποιήσει τη δομή τους καθώς τα σχηματιζόμενα οξείδια και άλατα εμπόδιζαν τη συνένωση των κόκκων αλουμινίου. Το παραγόμενο πορώδες ήταν ανοικτού τύπου με ποσοστό στο εύρος 50-63%. 3

5 Περιεχόμενα ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 1 ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 2 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ... 6 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ Μεταλλικοί αφροί Μέθοδοι παραγωγής μεταλλικών αφρών Ιδιότητες μεταλλικών αφρών Εφαρμογές μεταλλικών αφρών Κεραμικοί αφροί Μέθοδοι παραγωγής κεραμικών αφρών Ιδιότητες κεραμικών αφρών Εφαρμογές κεραμικών αφρών Baking powder ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Ζυγός ακριβείας «Sartorius BP 310 P» Ξηραντήρας «Melag» Φούρνος «Carbolite HTF 1700» Φούρνος «Thermolyne 1400» Φούρνος κενού Λειαντικός τροχός «Struers DP-U2» Στερεοσκόπιο «Leica» ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Επιλογή υλικών και προετοιμασία Περιεκτικότητες και αναλογίες Ξήρανση Πυροσυσσωμάτωση

6 5.5 Λείανση Παρατήρηση (Στερεοσκόπιο) Σύνοψη πειραματικής διαδικασίας Τιτάνια (TiO 2 ) Αλούμινα (Al 2 O 3 ) Αλουμίνιο (Al) ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Χαρακτηρισμός δειγμάτων στα διάφορα στάδια της διαδικασίας Ανάμιξη Αφροποίηση Ξήρανση Καύση Πυροσυσσωμάτωση Χαρακτηρισμός πορώδους και μικροδομής δοκιμίων ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

7 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 2.1. Παραγωγή μεταλλικών αφρών με τη μέθοδο της αντιγραφής πολυμερικού αφρού [3]. 12 Εικόνα 2.2. Παραγωγή μεταλλικών αφρών με τη μέθοδο της χύτευσης γύρω από σωματίδια [3] Εικόνα 2.3. Παραγωγή μεταλλικών αφρών με τη μέθοδο εναπόθεσης ιόντων [3] Εικόνα 2.4. Τυπική καμπύλη τάσης παραμόρφωσης μεταλλικού αφρού σε θλίψη [4] Εικόνα 2.5. Τυπική καμπύλη τάση παραμόρφωσης μεταλλικού αφρού σε εφελκυσμό [4] Εικόνα 2.6. Αφρός αλουμινίου σε δομή τύπου σάντουιτς [65] Εικόνα 2.7. Παραγωγή κεραμικών αφρών με τη μέθοδο της αντιγραφής αφρού [33] Εικόνα 2.8. Παραγωγή κεραμικών αφρών με τη μέθοδο των θυσιαζόμενων υλικών [33] Εικόνα 2.9. Παραγωγή κεραμικών αφρών με τη μέθοδο της άμεσης αφροποίησης [33] Εικόνα Φίλτρα από κεραμικούς αφρούς σε διάφορα σχήματα και μεγέθη [64] Εικόνα 4.1. Ο ζυγός ακριβείας «Sartorius BP 310P» Εικόνα 4.2. Ο ξηραντήρας «Melag» εξωτερικά (αριστερά) και εσωτερικά (δεξιά) Εικόνα 4.3. Ο φούρνος Carbolite HTF Διακρίνεται ο χώρος εισαγωγής των δοκιμίων (αριστερά) και λεπτομέρεια από την επιφάνεια ελέγχου (δεξιά) Εικόνα 4.4. Ο φούρνος «Thermolyne 1400» Εικόνα 4.5. Ο φούρνος κενού(δεξιά) και η διάταξη απαγωγής του αέρα (αριστερά) όπου διακρίνεται η αντλία και το μανόμετρο Εικόνα 4.6. Ο λειαντικός τροχός «Struers DP-U2» Εικόνα 4.7. Το στερεοσκόπιο «Leica» (αριστερά) και η πλήρης διάταξη του στερεοσκοπίου με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή (δεξιά) Εικόνα 5.1. Αναπαράσταση βημάτων πειραματικής διαδικασίας Εικόνα 5.2. Baking powder [66] Εικόνα 5.3. Σκόνη τιτάνιας [60] Εικόνα 5.4. Σκόνη αλούμινας μικρής κοκκομετρίας [59] Εικόνα 5.5. Σκόνη αλουμινίου [61] Εικόνα 5.6. Το πυρίμαχο δοχείο-καλούπι για τα δοκίμια Α Εικόνα 5.7. Το διαιρετό καλούπι όπου παρασκευάστηκε το δοκίμιο Α5. Διακρίνονται τα υπολείμματα του αλουμινόχαρτου μετά την πυροσυσσωμάτωση του δοκιμίου Εικόνες Τα δοκίμια αφρού τιτάνιας Τ1.2 Τ2.5 του τρίτου σετ. Εμφανείς οι ρωγμές στο υλικό. Διακρίνεται το ύψος που έφτασε το υλικό κατά την αφροποίηση από τα υπολείμματα στα τοιχώματα. Κανένα από τα δοκίμια δε σταθεροποιήθηκε όμως με αποτέλεσμα το τελικό προϊόν να είναι συμπαγές

8 Εικόνα 6.9. Τα δοκίμια ΑΑ3.1.2-AA3.3.5 αμέσως μετά την εισαγωγή του νερού στο μίγμα των κόνεων. Δακρίνεται η διαφορά στην επιφάνεια του εναιωρήματος μεταξύ της μεσαίας σειράς, 2 ml νερού, όπου το εναιώρημα είναι σφιχτό σχεδόν στεγνό- και της κάτω σειράς, 3 ml νερού, όπου το εναιώρημα είναι υγρό, επιτρέποντας στο διοξείδιο του άνθρακα να διαφύγει Εικόνα Διαδοχικά στιγμιότυπα κατά την αφροποίηση του δοκιμίου ΑΑ Εμφανής η βίαιη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα που δε μπορεί να συγκρατηθεί στο εναιώρημα λόγω της μεγάλης ποσότητας νερού Εικόνα Το δοκίμιο ΑΑviii. Εικόνα Το δοκίμιο ΑΑix. Εμφανής η διαφορά στη γεωμετρία του δοκιμίου λόγω της τήξης του δοχείου-καλουπιού που το περιείχε Εικόνα Το κανονικό πλαστικό δοχείο-καλούπι (δεξιά) και το τηγμένο (αριστερά) λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας στον ξηραντήρα Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του δεύτερου σετ αφρών αλούμινας, ΑΑ2.x.x Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του τρίτου σετ αφρών αλούμινας, ΑΑ3.x.x Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του τέταρτου σετ αφρών αλούμινας, ΑΑ4.x.x Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του δεύτερου σετ αφρών αλουμινίου, Α2.x.x Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του τρίτου σετ αφρών αλουμινίου, Α3.x.x Εικόνα Το δοκίμιο ΑΑiv μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα (Αριστερά προς δεξιά) Τα δοκίμια AA3.3.2, AA3.3.3, AA3.3.4 και AA3.3.5 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα (Αριστερά προς δεξιά). Πάνω τα δοκίμια AA2.1.2 και AA2.1.3, και κάτω τα δοκίμια AA2.1.4 και AA2.1.5 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα (Αριστερά προς δεξιά) Πάνω τα δοκίμια AA3.1.4 και AA3.1.5, και κάτω τα δοκίμια AA3.2.2, AA3.2.3, AA3.2.4 και AA3.2.5 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα (Αριστερά προς δεξιά) Πάνω τα δοκίμια AA2.3.2 και AA2.3.3, και κάτω τα δοκίμια AA4.3.2 και AA4.3.3 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα Το δοκίμιο ΑΑ2.1.1 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα Το δοκίμιο Αii μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα Το δοκίμιο Αiii μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα Το δοκίμιο Α2.2.3 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα Το δοκίμιο Α3.2.3 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης Εικόνα (Αριστερά προς δεξιά) Πάνω τα δοκίμια Α1 και Α2, και κάτω τα δοκίμια Α3 και Α4 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης

9 Εικόνες Το δοκίμιο ΑΑ2.1.2 μετά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης σε μεγέθυνση 6,3x (αριστερά) και 16x (δεξιά). Διακρίνεται ο ανοιχτός τύπος του πορώδους Εικόνα Το δοκίμιο ΑΑ2.1.2 σε μεγέθυνση 40x. Διακρίνεται η ατελής πυροσυσσωμάτωση των κόκκων της αλούμινας Εικόνα Το δοκίμιο Αii σε μεγέθυνση 16x. Διακρίνεται ο ανοικτός τύπος του πορώδους Εικόνες Το δοκίμιο Αii σε μεγέθυνση 25x (αριστερά) και σε μεγέθυνση 40x (δεξιά). Εμφανής η επικάλυψη των κόκκων αλουμινίου με μικροσωματίδια (οξείδια-άλατα) Εικόνα Το δοκίμιο Α5 σε μεγέθυνση 16x Εικόνες Το δοκίμιο Α5 σε μεγέθυνση 25x (αριστερά) και σε μεγέθυνση 40x (δεξιά) ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 5.1. Εσωτερικές διαστάσεις δοχείων-καλουπιών που χρησιμοποιήθηκαν Πίνακας 5.2. Αναλογίες κόνεων και ποσότητες νερού του τρίτου σετ δοκιμίων αφρού τιτάνιας Πίνακας 5.3. Πρώτο σετ δοκίμιων αφρών αλούμινας κοκκομετρίας 60 μm Πίνακας 5.4. Αναλογίες, περιεκτικότητες κόνεων και ποσότητες νερού των δοκιμίων αφρών αλούμινας του 2 ου, 3 ου και 4 ου σετ. Όπου x=2,3,4 για το αντίστοιχο σετ Πίνακας 5.5. Δοκίμια και θερμικοί κύκλοι στο στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης των δοκιμίων κεραμικών αφρών αλούμινας Πίνακας 5.6. Αναλογίες και περιεκτικότητες κόνεων και νερού του πρώτου σετ δοκιμίων αφρών αλουμινίου Πίνακας 5.7. Ποσότητες και αναλογίες κόνεων και νερού του δεύτερου και τρίτου σετ δοκιμίων αφρών αλουμινίου Πίνακας 5.8. Θερμικοί κύκλοι και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του σταδίου πυροσυσσωμάτωσης δοκιμίων αφρών αλουμινίου Πίνακας 6.1. Μέθοδος ξήρανσης κάθε σετ δοκιμίων αφρών αλούμινας και αλουμινίου

10 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η παρουσία οπών ή πόρων στο εσωτερικό ενός υλικού ανέκαθεν θεωρούνταν ελάττωμα, και για αυτό το λόγο στόχος της μεταλλουργίας ήταν να βρίσκονται μέθοδοι παρασκευής υλικών που θα εκμηδενίζουν τέτοιες ατέλειες. Όπως είπε ο Ashby [2], «όταν ο σύγχρονος άνθρωπος χτίζει μεγάλες φέρουσες κατασκευές, χρησιμοποιεί πυκνά στερεά: χάλυβα, σκυρόδεμα, γυαλί. Όταν η φύση κάνει το ίδιο, συνήθως χρησιμοποιεί πορώδη υλικά: ξύλο, οστά, κοράλλια. Πρέπει να υπάρχει ένας καλός λόγος για αυτό. Είναι ότι τα πορώδη υλικά επιτρέπουν την ταυτόχρονη βελτιστοποίηση του συνδυασμού στιβαρότητας, αντοχής και συνολικού βάρους σε μια εφαρμογή.» Ένα πορώδες υλικό χαρακτηρίζεται από το μέγεθος, το πλήθος τον τύπο των κελιών και το πορώδες του. Μικρό πορώδες σημαίνει ότι η πυκνότητα του πορώδους υλικού πλησιάζει αυτή του μητρικού υλικού, ενώ όσο αυξάνεται το πορώδες μειώνεται η σχετική πυκνότητα. Τα κελιά μπορούν να είναι (α) ανοικτού τύπου, ή (β) κλειστού τύπου. Για πορώδες ανοικτού τύπου κάθε κελί ενώνεται με τα γειτονικά του και το υλικό παρίσταται μόνο στο πλαίσιο κάθε κελιού. Για πορώδες κλειστού τύπου κάθε κελί είναι κλειστό και δε συνδέεται με τα γειτονικά του, δηλαδή το υλικό παρίσταται και στο πλαίσιο και στις πλευρές κάθε κελιού. Ως αφροί, μεταλλικοί ή κεραμικοί, χαρακτηρίζονται τα πορώδη υλικά με μεγάλο πορώδες, συνήθως της τάξης του 65-95%. Κλειδί στην εξέλιξη της έρευνας των πορωδών υλικών, και κατ επέκταση των αφρών, είναι η εύρεση τεχνικών για τον έλεγχο του ποσοστού του πορώδους και του μεγέθους των κελιών κατά την παρασκευή τους. Ο όρος «αφρός» χρειάζεται να ορισθεί κατάλληλα για τη χρήση του στο χαρακτηρισμό των πορωδών υλικών. Σύμφωνα με τον Banhart [3], ο όρος αφρός χαρακτηρίζει τη διάχυση αερίου σε υγρό. Αυτή η μορφολογία μπορεί κατόπιν να διατηρηθεί με την ταχεία στερεοποίηση του υγρού, λαμβάνοντας έτσι το «στερεό αφρό». Με τους όρους «μεταλλικός και κεραμικός αφρός» εννοείται ένας στέρεος αφρός, ο οποίος είναι μια υποκατηγορία της οικογένειας των πορώδων υλικών. Τα πορώδη μεταλλικά υλικά κέρδισαν το ενδιαφέρον των επιστημόνων ήδη από την προηγούμενη δεκαετία με την έρευνα και κατασκευή υλικών με μικρό ή μεγάλο πορώδες. Οι μεταλλικοί αφροί διατηρούν κάποιες από τις ιδιότητες του μητρικού υλικού, όμως η πυκνότητα τους είναι κατά πολύ μικρότερη, ενώ άλλες ιδιότητες διαφέρουν ανάλογα και με το μέγεθος του πορώδους. Πιο εξέχουσα εφαρμογή είναι η ενσωμάτωσή τους στο εσωτερικό στρώμα δομών τύπου σάντουϊτς που χρησιμοποιούνται σε κατασκευαστικές εφαρμογές, όπου η μείωση του βάρους είναι ο απώτερος στόχος, όπως στην αεροναυπηγική. Στην αυτοκινητοβιομηχανία εκμεταλλεύονται την εκπληκτική δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας στους προφυλακτήρες, καθώς μεγάλο ποσοστό της ενέργειας της πρόσκρουσης μετατρέπεται σε πλαστικό έργο κατά την παραμόρφωση του αφρού. 9

11 Η ψαθυρή φύση των κεραμικών υλικών ανέκαθεν υπαγόρευε την αποφυγή οπών στο εσωτερικό αυτών των υλικών. Όμως οι κεραμικοί αφροί χαρακτηρίζονται από ένα συνδυασμό ιδιοτήτων όπως υψηλή διαπερατότητα, χαμηλή πυκνότητα, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, υψηλή αντοχή σε θερμικά σοκ, υψηλή αντίσταση σε φθορά, υψηλή αντίσταση σε χημική διάβρωση. Με κατάλληλη παραμετροποίηση της παρασκευής τους, δηλαδή της σύστασής τους και της δομής τους, μπορεί να επιτευχθεί η επιθυμητή ισορροπία αυτών των ιδιοτήτων ώστε να ικανοποιούνται οι προδιαγραφές κάθε ξεχωριστής εφαρμογής. Το εύρος των εφαρμογών των κεραμικών αφρών είναι τόσο μεγάλο όσο και το εύρος των ιδιοτήτων τους, από φίλτρα τηγμένων μετάλλων και υπέρθερμων αερίων μέχρι θερμικούς μονωτές και βιοιατρικά εμφυτεύματα. Ο στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση των παραμέτρων και η παραγωγή μεταλλικών και κεραμικών αφρών χρησιμοποιώντας baking powder ως τον παράγοντα αφροποίησης. Παρατηρήθηκε και χαρακτηρίστηκε η δομή του πορώδους των αφρών που παράχθηκαν ως προς το μέγεθος και τη μορφή του, ενώ προτάθηκαν μέθοδοι βελτιστοποίησης της διαδικασίας και παράμετροι που χρίζουν περαιτέρω έρευνα. 10

12 2. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΥΠΟΒΑΘΡΟ 2.1 Μεταλλικοί αφροί Οι μεταλλικοί αφροί επιδεικνύουν τρομερές δυνατότητες μέσω της μέχρι τώρα έρευνας, όμως πρέπει πάντα να βρίσκεται η ιδανική ισορροπία μεταξύ έρευνας και της βιομηχανικής υιοθέτησης τω νέων τεχνολογιών. Για αυτό το λόγο αναπτύσσονται συνεχώς νέες μέθοδοι κατασκευής αυτών των υλικών, παρουσιάζονται οι ιδιότητες με τρόπο συγκρίσιμο με λοιπά υλικά και προτείνονται πιθανές εφαρμογές [4] Μέθοδοι παραγωγής μεταλλικών αφρών Υπάρχει μεγάλη ποικιλία μεθόδων για την παραγωγή μεταλλικών αφρών, εκκινώντας από υγρό ή κονιορτοποιημένο μέταλλο ή και από ηλεκτρολύτη που περιέχει ιόντα μετάλλου. Κάθε διεργασία είναι κατάλληλη για συγκεκριμένα μέταλλα ή κράματα και αποδίδει αφρούς ορισμένου εύρους μορφολογίας και πυκνότητας. Οι μέθοδοι παραγωγής μεταλλικών αφρών μπορούν αρχικά να κατηγοριοποιηθούν ανάλογα με την κατάσταση στην οποία βρίσκεται το μέταλλο που υφίσταται την επεξεργασία. Οι τέσσερις οικογένειες από όπου δύναται να εκκινήσει η διαδικασία κατά τον Banhart [3] είναι: Α) από υγρό μέταλλο, Β) από στερεό μέταλλο σε μορφή κόνεων, Γ) από ατμούς μετάλλων ή από αέρια μεταλλικά μίγματα, Δ) από διαλύματα μεταλλικών ιόντων. Σε κάθε μία από τις παραπάνω οικογένειες ανήκουν διάφορες επιμέρους μέθοδοι παραγωγής μεταλλικών αφρών που είτε αποτελούν αντικείμενο έρευνας είτε έχουν ήδη βρει βιομηχανική εφαρμογή. Α) Η πρώτη οικογένεια κατά Banhart αποτελεί ουσιαστικά το σύνολο των μεθόδων που δημιουργούν μεταλλικούς αφρούς χυτεύοντας υγρό μέταλλο, και μέσω κατάλληλης κατεργασίας παράγεται το πορώδες υλικό. Η αφροποίηση μπορεί να λαμβάνει χώρα άμεσα μέσω αφροποιητικών παραγόντων, έμμεσα με χρήση ενός πολυμερικού αφρού, ή χυτεύοντας το μέταλλο γύρω από στερεά σωματίδια, η απομάκρυνση των οποίων δημιουργεί τα κελιά του αφρού. 11

13 Άμεση αφροποίηση τηγμάτων: Μεταλλικά τήγματα μπορούν να αφροποιηθούν άμεσα με κατάλληλη έγχυση αερίων μέσα στο υγρό. Εφόσον το ιξώδες είναι αρκετά μεγάλο το αέριο, που θα τείνει να ανέβει στην επιφάνεια του υγρού λόγω ισχυρών ανωστικών δυναμεων, θα παρασύρει το τήγμα και θα δημιουργήσει πόρους. Το αφροποιημένο κομμάτι επιπλέει στην επιφάνεια του τήγματος και αφαιρείται κατάλληλα, ή εφόσον αφροποιηθεί το σύνολο του υλικού ψύχεται και στερεοποιείται προτού το αέριο διαφύγει ή συνενωθεί. Ένας δεύτερος τρόπος άμεσης αφροποίησης είναι η πρόσθεση ειδικών αφροποιητικών παραγόντων στο τήγμα αντί αερίου. Μέσω κατάλληλης αντίδρασης, είτε λόγω της θερμότητας είτε λόγω χημικής αντίδρασης, ο ς παράγοντας αφροποιήσης παράγει αέριο το οποίο προωθεί την αφροποίηση. Έμμεση αφροποίηση τηγμάτων: Οι πολυμερικοί αφροί ανοιχτού τύπου είναι διαθέσιμοι σε διάφορες γεωμετρίες και σχετικές πυκνότητες, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπα για την κατασκευή των μεταλλικών αφρών. Εκκινώντας τη διαδικασία αντιγραφής του πολυμερικού αφρού, οι πόροι του συμπληρώνονται με ένα μίγμα υλικού ανθεκτικού σε υψηλές θερμοκρασίες. Αφού ψυχθεί και στερεοποιηθεί το υλικό, ο πολυμερικός σκελετός θερμαίνεται και αφαιρείται. Τα κενά που αφήνει το πολυμερές συμπληρώνονται από το τήγμα του μετάλλου, συνήθως υπό πίεση ώστε να καλυφθούν όλα τα κενά, και ψύχεται για να στερεοποιηθεί. Το καλούπι κατόπιν αφαιρείται και απομένει ο μεταλλικός αφρός, ακριβές αντίγραφο του αρχικού πολυμερικού αφρού (Εικ. 2.1). Εικόνα 2.1. Παραγωγή μεταλλικών αφρών με τη μέθοδο της αντιγραφής πολυμερικού αφρού [3]. Χύτευση γύρω από σωματίδια: Αυτή η μέθοδος παράγει μεταλλικό αφρό με τη χύτευση μετάλλου γύρω από σωματίδια-κόκκους. Αυτά τα σωματίδια μπορούν να είναι υδατοδιαλυτά, αλλά ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως το αλάτι, και κατόπιν 12

14 αφαιρούνται ώστε να απομείνει το πορώδες υλικό. Η επιφανειακή τάση μεταξύ του τήγματος και των κόκκων μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα, για αυτό και δημιουργώντας κενό ή εφαρμόζοντας πίεση διευκολύνεται η χύτευση του μετάλλου (Εικ. 2.2). Εικόνα 2.2. Παραγωγή μεταλλικών αφρών με τη μέθοδο της χύτευσης γύρω από σωματίδια [3]. Β) Η δεύτερη οικογένεια μεθόδων αφορά διαδικασίες, κατά τις οποίες το μέταλλο παραμένει σε στέρεα μορφή, υπό μορφή κόνεως, καθόλη τη διάρκεια της διαδικασίας και υπόκειται μόνο πυροσυσσωμάτωση. Κάποιες τεχνικές είναι παρόμοιες με αυτές τις πρώτης οικογένειας, όπως η χρήση αφροποιητικών παραγόντων και η χρήση σωματιδίων-κόκκων για την κατάληψη του χώρου των κελιών. Η κύρια διαφορά είναι ότι το μέταλλο δεν περνάει ποτέ στην υγρή φάση και το μίγμα που χρησιμοποιείται για την αφροποίηση μπορεί να είναι στεγνό μίγμα κόνεων ή να βρίσκεται υπό μορφή υδαρούς αιωρήματος κόνεων. Απευθείας πυροσυσσωμάτωση κόνεων: Η απευθείας πυροσυσσωμάτωση κόνεων και ινών μετάλλων μπορεί να οδηγήσει σε επίτευξη πορώδους της τάξης του 20-50%. Για την επίτευξη μεγάλου πορώδους συνήθως απαιτείται η χρήση κάποιου υλικού για την κατάληψη χώρου ανάμεσα στους κόκκους του μετάλλου, για τη δημιουργία κελιών ορισμένου μεγέθους. Το υλικό αυτό αποσυντίθεται ή εξατμίζεται κατά την πυροσυσσωμάτωση [5]. Παγίδευση αερίου: Η μέθοδος αυτή προϋποθέτει τη συμπίεση κόνεων του μετάλλου επιτρέποντας αέριο να εισχωρήσει κατά τη διαδικασία εντός του συμπαγούς υλικού. Με τη μετέπειτα θέρμανση του υλικού, το μέταλλο διογκώνεται εξαιτίας της εσωτερικής πίεσης από το παγιδευμένο αέριο. Το τελικό πορώδες δε ξεπερνά το 50% με αυτή τη μέθοδο [7]. 13

15 Παράγοντες αφροποίησης: Η διαδικασία είναι παρόμοια με τη χρήση τήγματος. Οι αφροποιητικοί παράγοντες προστίθενται στο μίγμα κόνεων και είτε μέσω θερμότητας είτε μέσω χημικής αντίδρασης με άλλο συστατικό παράγουν αέριο, το οποίο προωθεί την αφροποίηση. Κρίσιμος παράγοντας για αυτή τη μέθοδο είναι η τεχνική σταθεροποίησης του μίγματος στην φάση εκτόνωσής του [11]. Γ) Για την εναπόθεση μετάλλων σε αέρια μορφή απαιτείται στερεά πρόδρομη δομή, η οποία θα καθορίσει τη γεωμετρία του αφρού που θα παραχθεί. Ο μεταλλικός ατμός μπορεί να παραχθεί σε θάλαμο κενού, π.χ. με χρήση ηλεκτρικού τόξου, οπότε και θα συμπυκνωθεί πάνω στο κρύο πρόδρομο υλικό, συνήθως πολυμερικό. Το συμπυκνωμένο μέταλλο επικάθεται στην επιφάνεια του πολυμερικού πρόδρομου υλικού, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα συγκεκριμένου πάχους ανάλογα με το χρόνο εναπόθεσης και την πυκνότητα του μετάλλου. Αφού ψυχθεί και στερεοποιηθεί η επίστρωση μετάλλου, το πολυμερές μπορεί να αφαιρεθεί με θερμική ή χημική κατεργασία. Το εναπομένον πορώδες μεταλλικό υλικό πυροσυσσωματώνεται για να ενισχυθούν οι σύνδεσμοι μεταξύ των πόρων [4]. Δ) Όμοια με την παραπάνω κατηγορία ιόντα μετάλλων εναποτίθενται σε ένα πρόδρομο πολυμερικό υλικό, το οποίο αργότερα αφαιρείται (Εικ. 2.3) [3]. Εικόνα 2.3. Παραγωγή μεταλλικών αφρών με τη μέθοδο εναπόθεσης ιόντων [3]. Κάθε μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορα μέταλλα, τροποποιώντας διάφορες παραμέτρους [8]. Το μοριακό βάρος, η πυκνότητας και το σημείο τήξης του μετάλλου, όπως και οι πιθανές προσμίξεις διαφοροποιούν τη διαδικασία και απαιτούν ξεχωριστό σχεδιασμό. 14

16 2.1.2 Ιδιότητες μεταλλικών αφρών Οι ιδιότητες των μεταλλικών αφρών εξαρτώνται κυρίως από τη σχετική πυκνότητά τους, και από τα χαρακτηριστικά των πόρων που είναι κατανεμημένοι στο εσωτερικό τους. Η πυκνότητα καθώς και άλλα χαρακτηριστικά των πόρων εξαρτώνται με τη σειρά τους άμεσα από τη μέθοδο παρασκευής των αφρών, προσφέροντας μεγάλα εύρη τιμών για κάθε επιμέρους χαρακτηριστικό, ενισχύοντας έτσι την ελκυστικότητα αυτών των υλικών. Ένα επιθυμητό προφίλ ιδιοτήτων μπορεί να ληφθεί, επιλέγοντας κατάλληλα το υλικό του αφρού, την πυκνότητα και τη μέθοδο παραγωγής. Μηχανικές Ιδιότητες Οι μηχανικές ιδιότητες που εξετάζονται κατά κύριο λόγο σε ένα μεταλλικό αφρό είναι το μέτρο ελαστικότητας, ο λόγος Poisson, η αντοχή σε θλίψη και η αντοχή σε εφελκυσμό. Για τον υπολογισμό των μηχανικών ιδιοτήτων των πορωδών υλικών έχουν προταθεί διάφορα μοντέλα με επικρατέστερα το μοντέλο των Ashby-Gibson, το μοντέλο ελάχιστης επιφάνειας καθώς κια τα υπολογιστικά μοντέλα. Σύμφωνα με το μοντέλο που πρότειναν οι Ashby-Gibson [2,4], όταν ένας μεταλλικός αφρός συμπιέζεται, η καμπύλη τάσης-παραμόρφωσης εμφανίζει τρεις περιοχές (Εικ. 2.4). Σε χαμηλές τιμές τάσεων, ο αφρός παραμορφώνεται με γραμμικό-ελαστικό τρόπο, ακολουθεί ένα πλατώ σταθερής τάσης, και τέλος παρατηρείται μια περιοχή συμπύκνωσης του αφρού καθώς τα κελιά συνθλίβονται μεταξύ τους. Εικόνα 2.4. Τυπική καμπύλη τάσης παραμόρφωσης μεταλλικού αφρού σε θλίψη [4]. 15

17 Όσο αυξάνεται η πυκνότητα, αυξάνεται το μέτρο ελαστικότητας (και ολίσθησης) και η τάση διαρροής [17,18]. Σύμφωνα με τον Cao [19], η επιρροή του μεγέθους των πόρων γίνεται αισθητή, όταν ο ρυθμός παραμόρφωσης αυξάνεται από 0,001 s -1 στην τάξη των 10 3 s -1. Η διεύθυνση της θλίψης παίζει επίσης σημαντικό ρόλο, καθώς οι πόροι ενός αφρού παρουσιάζουν αρκετές φορές ανισοτροπία δίνοντας διαφορές τιμές ζευγών τάσης παραμόρφωσης [17]. Η συμπεριφορά των μεταλλικών αφρών διαφέρει στον εφελκυσμό. Όπως είναι εμφανές και στην εικόνα 2.5, η κλίση της καμπύλης πριν τη διαρροή διαφέρει από το μέτρο ελαστικότητας, προδίδοντας πλαστικότητα ακόμα και σε χαμηλές τάσεις. Μετά το σημείο διαρροής οι μεταλλικοί αφροί σκληραίνουν μέχρι μία μέγιστη εφελκυστική τάση όπου και αστοχούν [4]. Η αντίσταση των μεταλλικών αφρών στην κάμψη αυξάνεται με τη μείωση του πορώδους [10]. Εικόνα 2.5. Τυπική καμπύλη τάση παραμόρφωσης μεταλλικού αφρού σε εφελκυσμό [4]. Το μοντέλο των Ashby-Gibson όμως στηρίζεται στις ομοιότητες που υπάρχουν ανάμεσα σε μια ιδανική κυψελίδα και στην πραγματική του εξεταζόμενου πορώδους υλικού, ώστε να εξάγει μια προσεγγιστική τιμή, οδηγώντας σε αποκλίσεις ή ακόμα και αδυνατώντας να περιγράψει πιο περίπλοκες δομές. Το μοντέλο ελάχιστης επιφάνειας δε στηρίζεται σε εξισώσεις παρά μόνο σε γραφικές παραστάσεις για τιμές ελάχιστης επιφάνειας συγκεκριμένων πορωδών καλύπτοντας ευρύτερο φάσμα δομών μεν αλλά και πάλι αποτυγχάνοντας να περιγράψει κάθε δομή [30]. Για αυτό το λόγο η μοντελοποίηση της συμπεριφοράς των μεταλλικών αφρών υπό επιβολή εξωτερικών δυνάμεων είναι 16

18 αντικείμενο έντονης έρευνας από την οποία προκύπτουν ποικίλλα υπολογιστικά μοντέλα. Τα τελευταία χρόνια με τη χρήση των πεπερασμένων στοιχείων προκύπτουν ολοένα και πιο ολοκληρωμένες προτάσεις για τον καθορισμό των χαρακτηριστικών τιμών τάσεων(διαρροής, ελαστική-πλαστικής θράυσης) και μέτρων (ελαστικότητας, ολίσθησης) [14,15]. Σημαντική είναι η δυνατότητα που παρουσιάζουν οι μεταλλικοί αφροί στην απορρόφηση ενέργειας. Η συνολική απορρόφηση ενέργειας κατά τη θλίψη ενός μεταλλικού αφρού μπορεί να υπολογιστεί από την επιφάνεια κάτω από την αντίστοιχη καμπύλη τάσης παραμόρφωσης. Αυξάνοντας το πλατώ της τάσης αυξάνεται δραστικά και η δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας. Η αντίσταση στην παραμόρφωση συνεπώς του υλικού παίζει κύριο λόγο, ένα χαρακτηριστικό που συνδέθηκε άμεσα με τη σχετική πυκνότητα του αφρού [2,4,5,58]. Η δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας όμως ποικίλλει και βάση του μεγέθους των κόκκων πρόσθετων υλικών. Με τη χρήση σωστού μεγέθους κόκκων πρόσθετου υλικού η απορρόφηση ενέργειας μπορεί αν αυξηθεί μέχρι και 5-6 φορές [5] ή με κατάλληλη επιλογή κραματικών στοιχείων, ή και χρήση συνθετικών υλικών [9,12,13], και σύνθετων δομών των υλικών αυτών μπορεί να επιτευχθεί αύξηση ως και 7-10 φορές [9]. Ακουστικές Ιδιότητες Όταν ένα ηχητικό κύμα περνά μέσα από ένα μεταλλικό αφρό, προκαλεί τη δόνηση κάποιων εκ των ακμών των πόρων του. Αυτή η δόνηση αποσβέννει την ενέργεια του κύματος και την εκλύει ως θερμότητα. Η μορφολογία των πόρων, μέγεθος και σχήμα, είναι ο παράγοντας που καθορίζει την αποδοτικότητα της απορρόφησης ήχου ενός αφρού. Όσο μικρότεροι είναι οι πόροι τόσο περισσότερη απορροφητικότητα έχουν σε όλες τις συχνότητες [5]. Διαπερατότητα Υψηλή διαπερατότητα διαθέτουν μόνο οι μεταλλικοί αφροί με κελιά ανοιχτού τύπου, και φυσικά αυξάνει όσο αυξάνει το μέγεθος των πόρων. Ο πειραματικός καθορισμός της διαπερατότητας γίνεται μέσω της πτώσης πίεσης και το ρυθμό ροής όγκου ενός ρευστού, δεδομένης πυκνότητας και ιξώδους, που περνά μέσα από ένα δοκίμιο [5]. Εφόσον η συγκεκριμένη ιδιότητα είναι χαρακτηριστική και αναγκαία για την κατασκευή φίλτρων, είναι αντιστρόφως ανάλογη η δυνατότητα συγκράτησης στερεών σωματιδίων και η υψηλή διαπερατότητα. Μικρότεροι πόροι βοηθούν τη συγκράτηση μικρότερων σωματιδίων, αλλά δυσχεραίνουν τη διαπερατότητα, και αντίστροφα. 17

19 Ηλεκτρικές Ιδιότητες Η μόνη ενδιαφέρουσα ηλεκτρική ιδιότητα των μεταλλικών αφρών είναι η αγωγιμότητα. Η αγωγιμότητα του αφρού εξαρτάται από τη σχετική πυκνότητα, καθώς μικρότερη πυκνότητα ισοδυναμεί με λιγότερο υλικό σε δεδομένο όγκο άρα μικρότερη δυνατότητα διαρροής ρεύματος [4,5]. Συνεπώς οι μεταλλικοί αφροί μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μονωτικά υλικά. Θερμικές Ιδιότητες Το σημείο τήξης, η ειδική θερμότητα και ο συντελεστής θερμικής διαστολής των μεταλλικών αφρών είναι ίδια με αυτά του μητρικού υλικού. Η μετάδοση θερμότητας στο εσωτερικό ενός αφρού εξαρτάται κυρίως από τη θερμική αγωγή μέσω του στερεού (η αγωγή μέσω του αέρα στο εσωτερικό των αφρών, η ακτινοβολία των τοιχωμάτων και η συναγωγή μεταξύ στερεού και αερίου μπορούν να αγνοηθούν [20]). Όμοια με την ηλεκτρική αγωγιμότητα, η θερμική αγωγιμότητα των μεταλλικών αφρών εξαρτάται άμεσα από την πυκνότητά τους [4,5,6,20]. Ιδιαίτερα χρήσιμη αποδεικνύεται κι εδώ η χρήση υπολογιστικών μεθόδων και η μοντελοποίηση των κελιών ενός αφρού για τον υπολογισμό της μεταφερόμενης θερμότητας [16] Εφαρμογές μεταλλικών αφρών Τα πορώδη μεταλλικά υλικά βρίσκουν ολοένα και περισσότερες εφαρμογές στη βιομηχανία χάρη στο μεγάλο εύρος των χαρακτηριστικών και των ιδιοτήτων τους. Όμως για να βρεθεί πορώδες μέταλλο ή μεταλλικός αφρός για μία συγκεκριμένη εφαρμογή πρέπει να καθοριστούν οι επιθυμητές ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Με βάση αυτές τις ιδιότητες επηρεάζονται τα παρακάτω χαρακτηριστικά των μεταλλικών αφρών [3]: Μορφολογία: ο τύπος του πορώδους που απαιτείται (ανοικτό-κλειστό), ποσοστό πορώδους, μέγεθος πόρων, συνολική εσωτερική επιφάνεια πορώδους υλικού, Μεταλλουργία: το μέταλλο ή κράμα και η μικροδομή που απαιτείται, Διεργασία: η δυνατότητα απόδοσης σχήματος στον αφρό, Οικονομία: το θέμα του κόστους, η δυνατότητα μαζικής παραγωγής. Ιδιαίτερα οι απαιτήσεις για τη μορφή του αφρού είναι καθοριστικές καθώς η μορφή του είναι το στοιχείο που καθορίζει και όλες τις ιδιότητές του. Οι εφαρμογές μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες, σε κατασκευαστικές και σε λειτουργικές. Οι κατασκευαστικές εφαρμογές αφορούν φέρουσες κατασκευές, δηλαδή εφαρμογές-κατασκευές που θα 18

20 φέρουν φορτία, ενώ οι λειτουργικές εφαρμογές έχουν ως στόχο την εκμετάλλευση ιδιαίτερων ιδιοτήτων (θερμικών, ηλεκτρικών, διαπερατότητα κλπ.). Αυτοκινητοβιομηχανία Μεταφορές : Οι αυξανόμενες απαιτήσεις για ενεργητική και παθητική ασφάλεια στα οχήματα, οδηγεί στην αύξηση του βάρους τους. Ταυτόχρονα η ανάγκη για μείωση του μεγέθους των οχημάτων σε Ευρώπη και Ιαπωνία, χωρίς να μειωθεί το μέγεθος της καμπίνας των επιβατών, επιβάλλει τη μείωση του χώρου για τα μηχανικά μέρη. Αυτό δημιουργεί πρόβλημα απαγωγής θερμότητας. Τέλος, απαιτείται όλο και καλύτερη ακουστική μόνωση χωρίς να υπάρχει περιθώριο για επιπλέον στρώματα μόνωσης. Οι μεταλλικοί αφροί, και κυρίως οι αφροί αλουμινίου, μπορούν να αντιμετωπίσουν αυτά τα ζητήματα [3,21]. Εικόνα 2.6. Αφρός αλουμινίου σε δομή τύπου σάντουιτς [65]. Η μείωση του βάρους ξεκινά από τα υλικά κατασκευής. Η χρήση μεταλλικών αφρών σε δομές τύπου σάντουιτς (Εικ. 2.6) μπορεί να επιτευχθεί το ελάχιστο βάρος για δεδομένη τιμή δυσκαμψίας. Μέρη όπως τα καπό, οι πόρτες του επιβατικού αλλά και του αποθηκευτικού χώρου μπορούν να κατασκευαστούν από μεταλλικό αφρό μειώνοντας το συνολικό τους βάρος μέχρι και 50% και ταυτόχρονα αυξάνοντας τη δυσκαμψία τους ως και 10 φορές [20]. Η επέκταση της χρήσης μεταλλικού αφρού και σε λοιπά σημεία του οχήματος θα βοηθούσε στη μείωση των συνολικών απαιτούμενων κομματιών άρα και του κόστους. Παρόμοια, οι μεταλλικοί αφροί μπορούν να βρουν εφαρμογή και σε τρένα, είτε υπεραστικά είτε κυρίως στα αστικά (τραμ, μετρό) όπου το βάρος και το μέγεθος της κατασκευής παίζει μεγάλο ρόλο στην εμπορική της αξία [3]. 19

21 Ένας διαδεδομένος μηχανισμός παθητικής ασφάλειας είναι τα συστήματα απορρόφησης ενέργειας κατά τις συγκρούσεις, όπου γίνεται εκμετάλλευση της πλαστικής, μη αναστρέψιμης ζώνης παραμόρφωσης σωμάτων. Εδώ, οι μεταλλικοί αφροί μπορούν να αποδόσουν καλύτερα από τους πολυμερικούς αφρούς χάρη στη μεγαλύτερη αντοχή τους σε θλίψη, άρα και στη μεγαλύτερη δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας [5]. Όσο πιο μεγάλο είναι το πλατώ της δεύτερης ζώνης στο διάγραμμα τάσης παραμόρφωσης, τόσο περισσότερη ενέργεια δύναται να απορροφήσει ο μεταλλικός αφρός [21]. Η μόνωση εξωτερικών θορύβων για την άνεση των επιβατών, όπως και η μείωση των θορύβων που παράγονται από τα ίδια τα οχήματα είναι ένα κομμάτι που θα μπορούσαν να συμβάλλουν οι μεταλλικοί αφροί. Δεδομένου ότι είναι ανθεκτικοί στις υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να τοποθετηθούν σε σημεία που π.χ. πολυμερικοί αφροί δε μπορούν, όπως ο χώρος του κινητήρα [3]. Ναυπηγική Αεροναυπηγική: Η μείωση βάρους είναι κύριος στόχος και στη ναυπηγική και στην αεροναυπηγική. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ο λόγος βάρους προς δυσκαμψία των μεταλλικών αφρών δείχνει ότι σύντομα θα αποτελούν σημαντικό κομμάτι αυτών των βιομηχανιών. Περαιτέρω εφαρμογή στην αεροναυπηγική μπορεί να βρεθεί στο χώρο της κατασκευής υπερσυμπιεστών, όπου η αυξημένη δυσκαμψία μαζί με την καλύτερη απόσβεση ταλαντώσεων κρίνεται πολύτιμη [3]. Κτίρια : Ξανά, ο συνδυασμός χαμηλού βάρους και καλών μηχανικών ιδιοτήτων των μεταλλικών αφρών μπορεί να φανεί ιδιαίτερα χρήσιμος στις κατασκευές. Οι δομές τύπου σάντουιτς και στύλοι γεμισμένοι με αφρό μπορούν να αντικαταστήσουν τις μέχρι τώρα πρακτικές [3]. Δοκοί, πλάκες και περιβλήματα μπορούν κάλλιστα να κατασκευάζονται από μεταλλικούς αφρούς. Οι οικοδομικές απαιτήσεις σε αντοχή, κόπωση και λειτουργικότητα μπορούν να καλυφθούν άνετα και να συνδυαστούν με χαμηλό βάρος, αυξημένη απορρόφηση ενέργειας αλλά και μερικές μη κατασκευαστικές ιδιότητες όπως η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και η απορρόφηση κραδασμών. Ιδανικό υλικό για αυτές τις εφαρμογές είναι ο αφρός χάλυβα [22]. Βιοϊατρική : Αφροί τιτανίου ή κοβαλτίου-χρωμίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή προσθετικών μελών ή οδοντικών εμφυτευμάτων, χάρη στη βιοσυμβατότητά τους. Η δυνατότητα κατασκευής αφρών με συγκεκριμένο μέτρο ελαστικότητας επιτρέπει την κατασκευή μελών ή εμφυτευμάτων που θα ταιριάζουν απόλυτα με τα οστά που θα συνεργάζονται [3]. Ιδιαίτερα ξεχωριστή είναι η κατασκευή τεχνητών βάσεων για ιστούς από αφρό τιτανίου με κατάλληλη διαπερατότητα και μηχανικές ιδιότητες [28]. 20

22 Φίλτρα : Οι σημαντικότερες απαιτήσεις για την κατασκευή φίλτρων είναι η ικανότητα λεπτής διήθησης, δηλαδή ο διαχωρισμός πολύ λεπτών σωματιδίων, η κατακράτηση αυτών των σωματιδίων, η αντοχή σε διάβρωση, καλές μηχανικές ιδιότητες και φυσικά το κόστος [3]. Οι μεταλλικοί αφροί, εφόσον παραχθούν με την κατάλληλη διεργασία, μπορούν να ικανοποιήσουν συνδυασμό αυτών των απαιτήσεων. Εναλλάκτες θερμότητας Ψυκτικές μηχανές : Μεταλλικοί αφροί με υψηλή θερμική αγωγιμότητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλάκτες θερμότητας, με καλύτερη απόδοση στο ίδιο κόστος μάλιστα σε σχέση με συμβατικούς εναλλάκτες που χρησιμοποιούν πτυχωτές επιφάνειες [26,27]. Θερμότητα μπορεί να απαχθεί από ή να προσδοθεί στον αφρό με τη ροή υγρού ή αερίου μέσα από τους πόρους του, ψύχοντας ή θερμαίνοντας αντίστοιχα τον αφρό. Επειδή η αγωγιμότητα ενός αφρού και διαπερατότητά του είναι αντιστρόφως ανάλογες, χρειάζεται να βρίσκεται ο συμβιβασμός ανάμεσα στις δύο. Η απαγωγή θερμότητας, ψύκτρες, για μικροηλεκτρονικές συσκευές είναι μία διαδεδομένη χρήση των μεταλλικών αφρών ανοικτού τύπου, ενώ έρευνες έχουν δείξει ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές καταλυτών [23,24]. Αξιοποιώντας την ηλεκτρική αγωγιμότητα των μεταλλικών αφρών και τη διαπερατότητά τους, έχει προταθεί και η χρήση αφρών για θερμαντικά σώματα. Η ιδέα περιλαμβάνει μεταλλικό αφρό που διαρρέεται από ρεύμα, οπότε όσο πιο μικρή πυκνότητα τόσο μεγαλύτερη αντίσταση, συνεπώς και μεγαλύτερη θερμοκρασία θα αναπτύσσει κατά τη ροή του ρεύματος. Με κατάλληλη ροή αέρα μέσα από τον αφρό μπορεί να απαχθεί αυτή η θερμότητα για θέρμανση χώρων [25]. Μπαταρίες : Αφροί νικελίου (Ni) χρησιμοποιούνται ήδη ως υποστρώματα ηλεκτροδίων σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-καδμίου (NiCd), μειώνοντας το συνολικό βάρος και αυξάνοντας την πυκνότητα ενέργειας [3]. Η κοινή πρακτική ήταν η χρήση πλέγματος νικελίου, το οποίο είναι ακριβότερο στην κατασκευή του σε σχέση με τον αφρό νικελίου. Κατ επέκταση οι αφροί νικελίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν αντί του πλέγματος νικελίου και στις αλκαλικές κυψέλες καυσίμων (AFC Alcaline Fuel Cell) [29], η πιο διαδεδομένη και ανεπτυγμένη τεχνολογία κυψελών καυσίμου [62]. Φλογοπαγίδες : Πορώδη μέταλλα με υψηλή θερμική αγωγιμότητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αγωγούς που μεταφέρουν εύφλεκτα αέρια, κοντά σε πιθανά σημεία ανάφλεξης, ώστε, αν πράγματι υπάρξει ανάφλεξη, η φλόγα να μη μπορεί να διαδοθεί [3]. 21

23 2.2 Κεραμικοί αφροί Οι κεραμικοί αφροί αποτελούν υποκατηγορία των πορώδων κεραμικών, μια οικογένεια υλικών που έχει ραγδαία ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια με τη χρήση τους σε προηγμένες μηχανολογικές εφαρμογές [30,32]. Η δομή των πορώδων κεραμικών αποτελείται από πολύεδρα κελιά τρισδιάστατα διατεταγμένα ώστε να καλύπτουν αποτελεσματικά το χώρο [32]. Επιπρόσθετα, οι διαφοροποιήσεις στο μέγεθος, σχήμα και την κατανομή των κελιών επεκτείνει κατά πολύ το εύρος της μορφολογίας των πορώδων κεραμικών. Αυτό το εύρος της μορφολογίας συνεπάγεται και μεγάλο εύρος ιδιοτήτων και μοναδικό συνδυασμό χαμηλής πυκνότητας, χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας, υψηλή διαπερατότητα, υψηλή ειδική επιφάνεια. Αυτές οι ιδιότητες είναι βασικές και αναγκαίες για εφαρμογές όπως οι καταλύτες, φίλτρα τηγμένων μετάλλων ή θερμικές μονώσεις [30,31,32] Μέθοδοι παραγωγής κεραμικών αφρών Το μεγάλο εύρος των πιθανών ιδιοτήτων των κεραμικών αφρών καθιστά εμφανές το γεγονός ότι μία μέθοδος παρασκευής και μία συγκεκριμένη μορφολογία δε μπορεί να καλύψει όλες τις ανάγκες, ή την ικανοποίηση των απαιτήσεων όλων των εφαρμογών. Αυτό έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη πολλών πιθανών μεθόδων κατασκευής (με τις επακόλουθες πατέντες). Παρ όλα αυτά, οι μέθοδοι κατασκευής κεραμικών αφρών μπορούν να γενικά να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες [30,32,33]: Μέθοδοι αντιγραφής, Μέθοδοι θυσιαζόμενων υλικών, Μέθοδοι άμεσης αφροποίησης. Μέθοδοι αντιγραφής : Η μέθοδοι αντιγραφής βασίζονται στη χρήση προτύπων πορώδων υλικών, τα οποία πληρώνονται με ένα υγρό μίγμα του κεραμικού και απομακρύνονται μετά τη στερεοποίησή του, είτε πριν είτε κατά την πυροσυσσωμάτωση του πορώδους πλέον κεραμικού (Εικ. 2.7). Πολλά συνθετικά ή φυσικά υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αυτή την τεχνική [33]. 22

24 Εικόνα 2.7. Παραγωγή κεραμικών αφρών με τη μέθοδο της αντιγραφής αφρού [33]. Η αντιγραφή πολυμερικών αφρών, όπως η πολυουρεθάνη, είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος παραγωγής πορώδων κεραμικών αυτής της κατηγορίας. Η διαδικασία περιλαμβάνει την επικάλυψη ενός πολυμερικού αφρού ανοιχτού τύπου με διάλυμα υδαρούς κόνειας (slurry), και αφού απομακρυνθεί η περίσσεια υλικού και στερεοποιηθεί το κεραμικό, το πολυμερές καίγεται (πυρόλυση) και ακολουθεί η πυροσυσσωμάτωση του κεραμικού αφρού σε υψηλότερη θερμοκρασία για να αυξηθεί η πυκνότητά του. Στη συγκεκριμένη μέθοδο απαιτείται το κατάλληλο ιξώδες και ευκολία ροής ανάλογα με το μέγεθος των κελιών, ώστε να επιτευχθεί ομοιόμορφη κατανομή του κεραμικού υλικού στις πλευρές και ακμές του πολυμερικού αφρού. Είναι δυνατόν να επιτευχθεί πορώδες άνω του 90% με μέγεθος κελιών από μερικές εκατοντάδες μικρόμετρα έως μερικά χιλιοστά. Μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η εμφάνιση ρωγμών στις ακμές του κεραμικού κατά τη διάρκεια της πυρόλυσης, έχοντας ως αποτέλεσμα μειωμένες μηχανικές ιδιότητες. Ο Luyten et al. [34] χρησιμοποίησε μια διαφοροποιημένη τεχνική αντιγραφής για να παράγει πιο δυνατές δοκούς στον κεραμικό αφρό. Ο Jun et al. [35,36] χρησιμοποίησε αυτή τη μέθοδο για να παράγει ικριώματα υδροξυαπατίτη επικαλυμμένα με βιοενεργό κεραμικό γυαλιού, ώστε να ενισχύσει τις μηχανικές ιδιότητες και τη βιοενεργότητα. Ο Plesch et al. [37] κατασκεύασε ένα δικτυωτό αφρό αλούμινας για φωτοκαταλυτικές εφαρμογές, και έδειξε ότι η φωτοκαταλυτική δράση του αφρού επηρεάζεται από το μέγεθος των κελιών του. Κεραμικά με υψηλό πορώδες μπορούν να παραχθούν με πυρόλυση σε άνω των 800 C προ-κεραμικών πολυμερών [38]. Μία μέθοδος είναι η διάλυση προκεραμικού πολυμερούς, συνήθως από πυρίτιο, σε κατάλληλο διαλύτη, η προσθήκη κατάλληλων επιφανειοδραστικών ουσιών και καταλυτών, και εν ακολουθία η πυρόλυσή του. Πορώδη υλικά φυσικής προέλευσης, όπως το ξύλο, οι θαλάσσιοι σπόγγοι κ.ά., έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί ως πρωτότυπα προς αντιγραφή. Τα υλικά αυτά μετατρέπονται σε ανθρακούχα πρόδρομα υλικά με κατάλληλη θερμική κατεργασία σε αδρανή ατμόσφαιρα, και κατόπιν με τη διείσδυση οξειδίων και μη-οξειδίων αντισρούν παράγοντας πορώδη κεραμικά. Οι ουσίες που διεισδύουν μπορεί να είναι τηγμένα μέταλλα [39,40,41], αέρια μέταλλα [40], διαλύματα αλκοξειδίων [42] και άλλα [43,44]. Τα πλεονεκτήματα είναι η ποικιλία πορώδων δομών, το χαμηλό κόστος αρχικών υλικών, η δυνατότητα για πολύπλοκα σχήματα και η σχετικά χαμηλή θερμοκρασία της παραγωγικής διαδικασίας. 23

25 Μέθοδοι θυσιαζόμενων υλικών : Πορώδη κεραμικά μπορούν να παραχθούν με την ανάμιξη κατάλληλων ποσοστήτων προσθέτων παραγόντων δημιουργίας πόρων με κόνεις κεραμικών υλικών, και με την εξάτμιση ή πυρόλυσή τους πριν ή κατά την πυροσυσσωμάτωση για τη δημιουργία πόρων (Εικ. 2.8). Εικόνα 2.8. Παραγωγή κεραμικών αφρών με τη μέθοδο των θυσιαζόμενων υλικών [33]. Σε αυτή τη μέθοδο πιο συχνά χρησιμοποιούνται πολυμερικά σφαιρίδια, οργανικές ίνες, άμυλο γραφίτης, σαλικυλικό οξύ κλπ. Οι παράγοντες δημιουργίας πόρων γενικά κατηγοριοποιούνται σε συνθετικές οργανικές ύλες [45-47], φυσικές οργανικές ύλες [48], μεταλλικές και ανόργανες ύλες [49,50] και υγρά [51-53]. Το ποσοστό του πορώδες εξαρτάται από την ποσότητα των παραγόντων, και το μέγεθος και σχήμα των πόρων, επίσης, εξαρτάται από το μέγεθος και σχήμα των παραγόντων όταν το είναι άμεσα συγκρίσιμα με το μέγεθος των κόκκων των αρχικών κόνεων. Αυτή η μεθοδολογία είναι ιδιαίτερη βολική για την κατασκευή αφρών ανοικτού τύπου με μεγάλο ποσοστό πορώδους. Η ανάμιξη βέβαια των κεραμικών κόνεων με τους παράγοντες πρέπει να είναι ομογενής για τη δημιουργία ομοιόμορφων και κανονικά κατανεμημένων πόρων. Στερεοί παράγοντες όπως οι οργανικές ύλες συνήθως αφαιρούνται με πυρόλυση, που απαιτεί μακρά θερμική κατεργασία και παράγει πολλά εξατμισμένα, μερικές φορές βλαβερά, παραπροϊόντα. Ο Colombo και οι συνάδελφοί του [38,45] χρησιμοποίησαν πολυμεθυλομεθακρυλικά σφαιρίδια (PMMA) για την κατασκευή αφρού οξυκαρβιδίου του πυριτίου (SiOC). Οι Descamps et al. [46,47] κατασκεύασαν μακροπορώδη κεραμικά β-φωσφορικού ασβεστίου (Ca 3 (PO 4 ) 2 TCP) με χρήση των PMMA. Πρώτα κατασκευάστηκε ένας οργανικός σκελετός από τη συνένωση των σφαιριδίων και κατόπιν εγχύθηκε το slurry του β-φωσφορικού ασβεστίου. Τα σφαιρίδια εξαλείφτηκαν με θερμική κατεργασία σε χαμηλή θερμοκρασία, και ακολούθησε η πυροσυσσωμάτωνση για την τελική πορώδη δομή. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τον πλήρη έλεγχο της πορώδους αρχιτεκτονικής, με ποσοστό πορώδους 70-80%. Οι Ding et al. [49] χρησιμοποίησαν γραφίτη για το σχηματισμό πόρων και την κατασκευή πορωδών κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου, με μουλίτη ως συνδετικό υλικό. Οι Isobe et al. [50] έκαναν χρήση ανθρακονημάτων για σχηματισμό πόρων, και προσπάθησαν να τους 24

26 δώσουν συγκεκριμένη διεύθυνση με διέλαση, κατασκευάζοντας έτσι πορώδες κεραμικό αλούμινας με πόρους μιας κατεύθυνσης. Έδειξαν ότι το μέγεθος των πόρων και το πορώδες μπορεί να ελεγχθεί με τη διακύμανση της διαμέτρου των ινών. Τα δείγματα έδειξαν καλύτερη διαπερατότητα από τα συμβατικά πορώδη υλικά που χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές διηθήσεως. Τέλος, οι Deville et al. [52,53] ερεύνησαν την τεχνική «freeze casting», και συγκεκριμένα τη σχέση των παραμέτρων της παραγωγικής διαδικασίας με την τελική πορώδη δομή. Διευκρινίστηκε ότι η μορφολογία της πορώδους δομής μεταβαλλόταν με τη διακύμανση των συνθηκών θερμοκρασίας και της αναλογίας μίγματος του slurry. Μέθοδοι άμεσης αφροποίησης : Στις τεχνικές άμεσης αφροποίησης, ένα εναιώρημα κεραμικού υλικού αφροποιείται με χρήση αέρα ή κάποιου αερίου, και κατόπιν σταθεροποιείται, ξηραίνεται και τελικά πυροσυσσωματώνεται (Εικ. 2.9). Εικόνα 2.9. Παραγωγή κεραμικών αφρών με τη μέθοδο της άμεσης αφροποίησης [33]. Αυτή η τεχνική έχει χαμηλό κόστος και επιτρέπει την παραγωγή κεραμικών υλικών με μεγάλο πορώδες, μέχρι και άνω του 95%. Παρ όλα αυτά, οι φυσαλίδες αέρα είναι πολύ πιθανό να συνενωθούν για να μειωθεί η συνολική ελεύθερη ενέργεια του συστήματος, με αποτέλεσμα το σχηματισμό μεγάλων πόρων στο τελικό σώμα. Για αυτό το λόγο το πιο κρίσιμο στάδιο είναι η σταθεροποίηση των φυσαλίδων αέρα στο αιώρημα του κεραμικού. Μια κοινή προσέγγιση για τη σταθεροποίηση αυτή είναι η χρήση επιφανειοδραστικών ουσιών, οι οποίες μειώνουν τη διεπιφανειακή ενέργεια των ορίων αερίου-υγρού. Οι επιφανειοδραστικές ουσίες κατηγοριοποιούνται σε μη-ιοντικές, ανιοντικές, κατιοντικές και πρωτεΐνες. Ποικιλία επιφανειοδραστικών ουσιών έχουν αναπτυχθεί για την άμεση αφροποίηση πορώδων κεραμικών [33]. 25

27 2.2.2 Ιδιότητες κεραμικών αφρών Όλα τα πορώδη υλικά χαρακτηρίζονται από μικρή μάζα, μικρή πυκνότητα, μικρή θερμική αγωγιμότητα, και η διαπερατότητά τους ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος και τον τύπο του πορώδους τους. Με τον κατάλληλο συνδυασμό και κατεργασία κεραμικών υλικών, τα πορώδη κεραμικά μπορούν να επιδείξουν και σχετικά μεγάλη στατική αντοχή, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, υψηλή αντίσταση σε διάβρωση και μεγάλη ομοιομορφία στη δομή τους. Μηχανικές ιδιότητες : Είναι πολύ σημαντικό να συσχετιστεί η μικροδομή των κεραμικών αφρών με τη μηχανική συμπεριφορά τους, ώστε να μπορούν να προσδιοριστούν οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Για αυτό το λόγο έχουν προταθεί διάφορα μοντέλα για την ανάλυση της συμπεριφοράς των κεραμικών αφρών σε στατικές και δυναμικές καταπονήσεις. Ένα από αυτά είναι το μοντέλο των Gibson-Ashby [2], στο οποίο, εκκινώντας από ένα ιδεατό κελί, κλιμακώνεται η μηχανική συμπεριφορά μιας δομής με βάση τις βασικές παραμέτρους του κελιού και της διασύνδεσής του με τα γειτονικά του. Αυτό το μοντέλο υπολογίζει τις εκάστοτε απαιτούμενες μηχανικές ιδιότητες με βάση παραμέτρους της μικροδομής με τις σταθερές της αναλογίας να ορίζονται από συγκεκριμένα δεδομένα κάθε υλικού. Ένα άλλο μοντέλο είναι αυτό της Ελάχιστης Στερεάς Επιφάνειας (MSA- Minimum Solid Area), το οποίο καλύπτει ένα πιο μεγάλο εύρος πορώδων δομών και είναι επέκταση του μοντέλου Gibson-Ashby. Καλύπτει δομές ακόμα και σε μικρά προς μεσαία πορώδη, όπου το Gibson-Ashby παρουσιάζει ασάφειες. Η βασική του υπόθεση για τη σύνδεση της δομής του κελιού με τις μηχανικές ιδιότητες είναι ότι η ιδιότητα είναι ευθέως ανάλογη με το λόγο της ελάχιστης στερεάς επιφάνειας προς την τάση ή τη ροή σε μια εγκάρσια επιφάνεια του κελιού στο ίδιο επίπεδο με την MSA του κελιού. Πλέον, τα μοντέλα που κυριαρχούν βασίζονται σε υπολογιστικές μεθόδους με Η/Υ, όπως η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων (FEM - Finite Element Method). Η δυσκολία έγκειται στην πολυπλοκότητα του πιο ακριβούς τρισδιάστατου μοντέλου έναντι του απλούστερου δισδιάστατου [30]. Οι περισσότερες εφαρμογές των κεραμικών αφρών απαιτούν συγκεκριμένες λοιπές ιδιότητες, για παράδειγμα συγκεκριμένο λόγο επιφάνειας, και οι μηχανικές ιδιότητες περιορίζονται προς εξυπηρέτησή τους. Διαπερατότητα : Η διαπερατότητα είναι ένα μέτρο της ευκολίας με την οποία ένα ρευστό διαπερνά ένα πορώδες υλικό, και είναι από τις πιο σημαντικές ιδιότητες των κεραμικών αφρών για εφαρμογές διήθησης υγρών και αερίων. Τις καλύτερες τιμές διαπερατότητας αναμένονται από κεραμικά με μεγάλο ποσοστό και μέγεθος πορώδους με πόρους 26

28 ευθυγραμμισμένους προς μία κατεύθυνση. Η διαπερατότητα καθορίζεται από την πτώση πίεσης και το ρυθμό της ροής του ρευστού μέσα από το πορώδες κεραμικό σύμφωνα με το νόμο του Darcy, και εξαρτάται από το ποσοστό πορώδους, τη διάμετρο των πόρων και τη δομή των πόρων [30]. Θερμικές ιδιότητες : Τα κεραμικά υλικά είναι γνωστά για τις εξαιρετικές θερμικές ιδιότητές τους. Διαθέτουν υψηλή αντοχή και ανθεκτικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, υψηλή αντίσταση σε θερμικά σοκ, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλή σταθερά θερμικής διαστολής. Αυτές οι ιδιότητες μεταφέρονται ως επί το πλείστον και στους κεραμικούς αφρούς. Η θερμοχωρητικότητα των κεραμικών αφρών εξαρτάται και μπορεί να υπολογιστεί από το αρχικό υλικό. Η θερμική αγωγιμότητα των αφρών είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή των συμπαγών υλικών. Στους αφρούς κλειστού τύπου σημειώνεται ότι η αγωγιμότητά τους αυξάνεται με αύξηση της θερμοκρασίας, χάρη στη θερμική ακτινοβολία εντός των κελιών. Στους κεραμικούς αφρούς ανοικτού τύπου, ο υπολογισμός της θερμικής αγωγιμότητας είναι πιο σύνθετος καθώς εξαρτάται, εκτός από το αρχικό υλικό, και από τα φαινόμενα ροής και τους μηχανισμούς μετάδοσης θερμότητας που λαμβάνουν χώρα κατά τη ροή. Γενικά, η θερμική αγωγιμότητα αυξάνεται λόγω της εξαναγκασμένης συναγωγής και την ανάμιξη του ρευστού μέσα στον κεραμικό αφρό, και εξαρτάται και από την κατεύθυνση της ροής [30]. Η συνολική ειδική θερμοχωρητικότητα ενός κεραμικού αφρού υπολογίζεται από το άθροισμα των γινομένων της θερμοχωρητικότητας του στερεού κεραμικού και του ρευστού που διαρέει το εσωτερικό του με τα αντίστοιχα ποσοστά βάρους. Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις, όπου το ρευστό είναι αέρας, του οποίου η ειδική θερμοχωρητικότητα είναι αμελητέα συγκριτικά με αυτή του κεραμικού, η συνολική ειδική θερμοχωρητικότητα λαμβάνεται ίση με αυτή του κεραμικού. Τέλος, η αντίσταση ενός κεραμικού αφρού στα θερμικά σοκ αυξάνεται με την αύξηση της αντοχής του και μειώνεται με την αύξηση του μέτρου ελαστικότητας και του συντελεστή θερμικής διαστολής. Ηλεκτρικές ιδιότητες : Η ηλεκτρική συμπεριφορά όλων των πορώδων υλικών εξαρτάται από τον τύπο του υλικού, και το μέγεθος και τα γενικά χαρακτηριστικά των πόρων. Ομοίως, στους κεραμικούς αφρούς οι διηλεκτρικές ιδιότητες εξαρτώνται από τον τύπο του κεραμικού υλικού και από το ποσοστό του πορώδους, πάντα όμως προκαλείται μείωση της διηλεκτρικής σταθεράς σε σύγκριση με το συμπαγές κεραμικό. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα μπορεί να μεταβληθεί με αλαγές στο σχήμα, μέγεθος και κατεύθυνση των κελιών, όπως και με μεταβολές στη σύνθεση της επιφάνειας και του ίδιου του υλικού. Τα μοντέλα των ηλεκτρικών ιδιοτήτων των κεραμικών αφρών σχετίζονται με τα μοντέλα άλλων ιδιοτήτων όπως της θερμικής αγωγιμότητας, τα οποία έχουν ερευνηθεί περισσότερο [30]. 27

29 Ακουστικές ιδιότητες : Η ακουστική συμπεριφορά των κεραμικών αφρών εξαρτάται από τη δομή των κελιών και είναι σχετικά ανεξάρτητη από το υλικό που χρησιμοποιείται. Χαρακτηριστικά, ένας μεταλλικός αφρός συμπεριφέρεται παρόμοια με έναν κεραμικό αφρό με την ίδια δομή κελιών. Οι ακουστικές ιδιότητες ενός αφρού, επιδρώντας ουσιαστικά στην αντίσταση ιξώδους λόγω των πόρων, επηρεάζουν τη διάδοση των ακουστικών κυμάτων με δύο τρόπους. Πρώτον, η διάδοση των κυμάτων γίνεται πιο αργά, αλλάζοντας ουσιαστικά την ταχύτητα του ήχου μέσα στο υλικό, και δεύτερον, υπεισέρχεται μια απόσβεση που μετατρέπει ακουστική ενέργεια σε θερμότητα. Η ανάκλαση των ηχητικών κυμάτων στα όρια ενός υλικού και της μετάδοσης των ηχητικών κυμάτων μπορεί να ποσοτικοποιηθεί με τη χρήση της σταθεράς ανάκλασης, τη σταθεράς μετάδοσης και των απωλειών μετάδοσης. Παρόλο που οι σταθερές ανάκλασης και μετάδοσης παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες, είναι δυνατόν να πραγματοποιηθεί μικρή μετάδοση ή μικρή ανάκλαση χωρίς να αποσβεσθεί ακουστική ενέργεια. Επιπλέον, με τη χρήση της σταθεράς απόσβεσης δύναται να ποσοτικοποιηθεί η απορρόφηση της ακουστικής ενέργειας. Η σταθερά αυτή ορίζεται ως το ποσοστό της ακουστικής ενέργειας που απορροφάται από το σύνολο της ακουστικής ενέργειας που προσπίπτει στο υλικό [30] Εφαρμογές κεραμικών αφρών Όλες οι παραπάνω αναφερθείσες ιδιότητες είναι ελκυστικές για ποικίλες εφαρμογές, όμως μόνο μέσω κατάλληλων συνδυασμών και, αρκετές φορές, συμβιβασμών μπορεί να κατασκευαστεί ένα πορώδες κεραμικό υλικό έτοιμο για βιομηχανική εφαρμογή. Διήθηση υγρών μετάλλων και αερίων : Μία από τις πρώτες και κυριότερες εφαρμογές των κεραμικών αφρών είναι ως φίλτρα τηγμένων μετάλλων και αερίων. Ήδη από το 1974 κατατέθηκε η πρώτη πατέντα φίλτρου από κεραμικό αφρό για τη χύτευση αλουμινίου [54], η οποία και πέρασε στην παραγωγή το Τα φίλτρα κεραμικών αφρών (Εικ. 2.10) αποτελούν ένα αποδοτικό και αποτελεσματικό μέσο για την απομάκρυνση μη επιθυμητών σωματιδίων από τηγμένα μέταλλα. Οι ιδιότητες των κεραμικών αφρών που τα κάνει τόσο αποδοτικά είναι το γεγονός ότι είναι πυρίμαχα, παρουσιάζουν υψηλή αντοχή σε θερμικά σοκ, έχουν αντοχή σε διάβρωση και φυσικά έχουν ανταγωνιστικό κόστος. Η πλειονότητα των φίλτρων κεραμικών αφρών κατασκευάζονται με τη μέθοδο της αντιγραφής, καθώς με αυτή την τεχνική δίνεται η δυνατότητα να παράγονται μεγάλες ποσότητες φίλτρων με ικανοποιητικές ιδιότητες και σε χαμηλό κόστος. Η εφαρμογή τους έχει πλέον εξαπλωθεί στη διήθηση αλουμινίου, χάλυβα, χυτοσίδηρου, κραμάτων χαλκού και υπερκραμάτων υψηλών θερμοκρασιών [30]. 28

30 Εικόνα Φίλτρα από κεραμικούς αφρούς σε διάφορα σχήματα και μεγέθη [64]. Για τη διήθηση αερίων ο στόχος παραμένει ίδιος, η παρακράτηση σωματιδίων από το διερχόμενο αέριο. Εδώ γίνεται εκμετάλλευση της θερμοχημικής και θερμομηχανικής σταθερότητας των κεραμικών αφρών, όπως και της υψηλής διαχωριστικής ικανότητάς τους, της υψηλής καταλυτικής δράσης τους, χαμηλής απώλειας πίεσης και του χαμηλού κόστους. Κύρια εφαρμογή είναι η διήθηση καυσαερίων και η κατακράτηση επιβλαβών σωματιδίων, ενώ ιδιαίτερο ενδιαφέρον συγκεντρώνεται στη χρήση των κεραμικών αφρών σε φίλτρα με διττή λειτουργία, αφενός αυτή του φιλτραρίσματος και αφετέρου αυτή της καταλυτικής αντίδρασης, δηλαδή της κατακράτησης των σωματιδίων μέσω της κατάλυσής τους, υποκαθιστώντας έτσι δύο στάδια επεξεργασίας μειώνοντας το κόστος [30]. Μετατροπή ηλιακής ακτινοβολίας : Σε εγκαταστάσεις εκμετάλλευσης της ηλιακής ακτινοβολίας χρησιμοποιούνται ανακλαστήρες για να κατευθύνουν την ακτινοβολία αυτή σε ένα σημείο, στην κορυφή ενός πύργου, όπου η συγκεντρωμένη ακτίνα θερμαίνει αέρα, ο οποίος με τη σειρά του χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού και συνεπώς ενέργειας. Κεραμικοί αφροί μπορούν να χρησιμοποιηθούν, κια έχουν ήδη δοκιμαστεί, ως υλικά κατασκευής του δέκτη της ηλιακής ακτινοβολίας. Το πορώδες των αφρών χρησιμεύει στη διαρροή του δέκτη από αέρα και τη δημιουργία κυκλώματος ουσιαστικά από και προς τη γεννήτρια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. Μικρές διαστάσεις κελιών είναι προτιμότερες για την επίτευξη μεγάλης ειδικής επιφάνειας και τη μεγιστοποίηση της εναλλαγής θερμότητας από το στερεό στο ρευστό. Ειδικότερα, όταν το κεραμικό επικαλυφθεί με καταλύτη, είναι δυνατή η χρήση του ως χημικό δέκτη/αντιδραστήρα, επιτρέποντας έτσι τη θερμοχημική αποθήκευση της ηλιακής ενέργειας [30]. 29

31 Πορώδη κεραμικά σε μηχανές εσωτερικής καύσης και σε καυστήρες : Στους κινητήρες εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούν ντίζελ, τα πορώδη κεραμικά μπορούν να βελτιώσουν τη διαδικασία ανάφλεξης. Στόχος είναι η ομοιογενής ανάφλεξη του μίγματος στο θάλαμο καύσης, μειώνοντας έτσι την παραγωγή NO x και εξαλείφοντας τις εκπομπές αιθάλης. Πρώτο βήμα είναι η ομοιογενής ανάμιξη του καύσιμου μίγματος, κατόπιν η αποφυγή σχηματισμού φλόγας πριν τη δημιουργία κατάλληλης βαθμίδας θερμοκρασίας (temperature gradient) και τέλος η ανάφλεξη και στις τρεις διαστάσεις σε όλο τον όγκο του θαλάμου καύσης [30]. Και οι τρεις αυτές διαδικασίες μπορούν να βελτιωθούν με τη χρήση κεραμικών αφρών με κατάλληλα σχηματισμένο πορώδες χάρη στην καλή θερμοχωρητικότητα και διαπερατότητα και στην αντοχή τους σε θερμικά σοκ και διάβρωση. Στους καυστήρες, η προοπτική που εξετάζεται είναι η σταθεροποίηση της φλόγας κατά τη διάρκεια της καύσης μέσω κεραμικών αφρών, σταθερών σε μακρά έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες και διαβρωτικό περιβάλλον [30]. Βιοϊατρικές εφαρμογές : Τρεις παράγοντες επηρεάζουν την επιλογή κεραμικών και γυαλιών ως βιοϋλικά, οι φυσικές και μηχανικές τους ιδιότητες, η αποδόμηση του υλικού στο σώμα, και η βιοσυμβατότητα. Τα βιοενεργά κεραμικά είναι αυτά που εντέλει επιλέγονται στην ιατρική για εφαρμογές ανάπλασης. Ο υδροξυαπατίτης, το β-φωσφορικό ασβέστιο, πυριτικά γυαλιά και κεραμικά γυαλιά είναι τα βιοενεργά κεραμικά που έχουν δοκιμαστεί σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Ο υδροξυαπατίτης είναι το κύριο ορυκτό συστατικό των δοντιών και των οστών, και συνθετικός υδροξυαπατίτης έχει χρησιμοποιηθεί σε κλινικές εφαρμογές ως υποκατάστατο οστών. Το β-φωσφορικό ασβέστιο χρησιμοποιείται μαζί με τον υδροξυαπατίτη για να ενισχύσει την απορροφησιμότητα του τελευταίου στο σώμα. Μία σημαντική εφαρμογή που εξετάζεται για τους αφρούς των παραπάνω κεραμικών υλικών είναι ως ικριώματα για ανάπλαση οστών. Το πορώδες τους επιτρέπει την ανάπτυξη ιστού και στις τρεις διαστάσεις, είναι υλικά βιοενεργά και βιοσυμβατά οπότε δε δημιουργείται ουλώδης ιστός στο σημείο ένωσης με τον ιστό του ξενιστή, έχουν μηχανικές ιδιότητες ικανές να εξομοιώσουν τη λειτουργία οστού, μπορούν να κατασκευαστούν σε ακανόνιστα σχήματα ανάλογα με τις εκάστοτε απαιτήσεις, απορροφούνται με ρυθμό ίδιο με αυτόν της επούλωσης του ιστού παράγοντας μη τοξικά προϊόντα που απομακρύνονται εύκολα από τον οργανισμό από το αναπνευστικό ή ουροποιητικό σύστημα [30]. Άλλες εφαρμογές : Οι εφαρμογές των κεραμικών αφρών όμως δε σταματούν εδώ. Χρησιμοποιούνται ήδη ως πυρίμαχα στελέχη καμίνων, όπου απαιτείται ποικιλία σχημάτων και μεγεθών, με όσο δυνατόν μειωμένο βάρος για ευχρηστία παράλληλα με αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι κεραμικοί αφροί προσφέρουν σε αυτή την εφαρμογή μακροβιότητα, ομοιόμορφο περιβάλλον γύρω από το φλεγόμενο αντικείμενο, μείωση της 30

32 τριβής κατά τη συρρίκνωση, χημική αδράνεια και χαμηλό κόστος. Ακόμα, ο ακριβής έλεγχος της κυψελοειδούς δομής των κεραμικών αφρών που μπορεί να επιτευχθεί προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα στη δημιουργία-κατασκευή συνθετικών υλικών με τη αλληλοδιείσδυση τηγμένου μετάλλου ή πολυμερούς στη δομή τους [30]. Με την περαιτέρω έρευνα στις ιδιότητες των κεραμικών αφρών, η υιοθέτησή τους προτείνεται σε ολοένα και περισσότερες εφαρμογές. Αφροί γυαλώδους άνθρακα ανοικτού τύπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ελαφροί θερμομονωτές μικρής θερμικής αγωγιμότητας. Η διπλή χρήση κεραμικών αφρών σε διαστημικά σκάφη είναι επίσης πιθανή. Αφενός ερευνάται η δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας για προστασία από συγκρούσεις με μετεωρίτες κλπ., και αφετέρου η δυνατότητα θερμικής προστασίας κατά την επανείσοδο των σκαφών στην ατμόσφαιρα. Εναλλάκτες θερμότητας για βαρέα οχήματα κατασκευασμένοι από κεραμικούς αφρούς θα μπορούσαν να έχουν απόδοση με τις τωρινές λύσεις καταλαμβάνοντας 60% λιγότερο όγκο, βοηθώντας έτσι στη βελτίωση της αεροδυναμικής, της κατανάλωσης καυσίμου και την μεγιστοποίηση του μεταφερόμενου φορτίου. Το μόνο πρόβλημα έγκειται στην υψηλή πτώση πίεσης κατά την έξοδο από τον εναλλάκτη, όπου και στρέφονται πλέον οι έρευνες. Ακόμα, είναι δυνατή η κατασκευή διπλών φίλτρων, φίλτρων δηλαδή που έχουν δύο ποσοστά πορώδους στο ίδιο φίλτρο. Ονομαστικά αναφέρονται λοιπές εφαρμογές, όπως διάχυση φωτός, απόσβεση ήχων, κυψέλες καυσίμου οξειδίων στερεών, υποστρώματα για την ανάπτυξη νανοσωλήνων άνθρακα, ελαφρές κατασκευές κλπ [30]. 2.3 Baking powder Το baking powder είναι ένας παράγοντας αφροποίησης, κοινός στην αρτοποιία και ζαχαροπλαστική. Τα κύρια συστατικά του είναι το όξινο ανθρακικό νάτριο (NaHCO 3 - sodium bicarbonate), γνωστό και ως διττανθρακική ή μαγειρική σόδα (baking soda), ένα ή περισσότερα άλατα οξέων, όπως το cream of tartar, ή διταρταρικό κάλιο (KC 4 H 5 O 6 potassium bitartrate), που είναι άλας του ταρταρικού οξέος, το φωσφορικό ασβέστιο (Ca(H 2 PO 4 ) 2 monocalcium phosphate), το θειικό νάτριο αλουμίνιο (NaAl(SO 4 ) 2 12H 2 O sodium aluminum sulfate), το φωσφορικό νάτριο αλουμίνο (NaAlPO 4 sodium aluminum phosphate), και το πυροφωσφορικό νάτριο (Na 2 H 2 P 2 O 7 sodium pyrophosphate). Ακόμα περιέχει και αδρανές άμυλο (καλαμποκιού ή πατάτας). Η αφροποιητική του δράση στηρίζεται στην απελευθέρωση αερίου διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ). Ανάλογα με τα βήματα απελευθέρωσης του αερίου το baking powder χωρίζεται σε δύο κατηγορίες: Μονής δράσης (single acting), όπου όλο το αέριο παράγεται μόλις το μίγμα βραχεί, 31

33 Διπλής δράσης (double acting), όπου η συνολική ποσότητα του αερίου παράγεται κατόπιν θέρμανσης του μίγματος. Το άμυλο περιέχεται προκειμένου να απορροφά την υγρασία, ώστε να αποτρέπεται η αντίδραση της σόδας με το άλας πριν τη σκόπιμη χρήση του baking powder [55]. Η διαδικασία παραγωγής διοξειδίου το άνθρακα αρχίζει με τη διάλυση του όξινου άλατος στο νερό και την απελευθέρωση ιόντων υδρογόνου, H +. Το όξινο ανθρακικό νάτριο ακολούθως αντιδρά με τα ιόντα αυτά σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση για την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα: NaHCO 3 + H + Na + + CO 2 + H 2 O Δεύτερος μηχανισμός είναι η αντίδραση του όξινου ανθρακικού νατρίου με το ίδιο το άλας σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση [56]: Όπου Χ το εκάστοτε άλας. NaHCO 3 + HX NaX + CO 2 + H 2 O, Ο τρίτος μηχανισμός με τη θέρμανση πλέον του μίγματος είναι η διάσπαση του όξινου ανθρακικού νατρίου [56]: 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O. Τέλος, πρέπει να αναφερθεί ότι το ανθρακικό νάτριο (Na 2 CO 3 ) που παράγεται από την παραπάνω αντίδραση διασπάται περαιτέρω μετά τους 850 C [63]: Na 2 CO 3 Na 2 O + CO 2 Ακολουθούν ενδεικτικά οι αντιδράσεις του όξινου ανθρακικού νατρίου με κάποια από τα αναφερθέντα οξέα [57]. Η αντίδραση με το cream of tartar (KC 4 H 5 O 6 ): KC 4 H 5 O 6 + NaHCO 3 KNaC 4 H 4 O 6 + CO 2 + H 2 O Η αντίδραση με το φωσφορικό ασβέστιο (Ca(H 2 PO 4 ) 2 ): 3Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 8NaHCO 3 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4Na 2 HPO 4 + 8CO 2 + 8H 2 O Η αντίδραση με το πυροφωσφορικό νάτριο (Na 2 H 2 P 2 O 7 ): Na 2 H 2 P 2 O 7 + 2NaHCO 3 Na 4 P 2 O 7 + 2CO 2 + 2H 2 O 32

34 Όπως είναι εμφανές από τις παραπάνω αντιδράσεις, η διαφορά ανάμεσα σε κάθε άλας έγκειται στην ποσότητα που απαιτείται για την απελευθέρωση του συνόλου του διοξειδίου του άνθρακα από το όξινο ανθρακικό νάτριο, την ταχύτητα με την οποία θα αντιδράσουν και θα απελευθερώσουν το αέριο και φυσικά την επίδραση τους στο τελικό προϊόν μέσω της συγκέντρωσής των τελικών προϊόντων της αντίδρασης [56]. 33

35 3. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση των παραμέτρων και των δυνατοτήτων αφροποίησης μεταλλικών και κεραμικών υλικών με χρήση του baking powder ως παράγοντα αφροποίησης. Η εργασία αυτή βασίστηκε στην ευρεσιτεχνία του εργαστηρίου Μεταλλογνωσίας για την παραγωγή πορωδών στερεών υλικών με χρήση οικολογικού μέσου αφροποίησης. Σκοπός ήταν να βρεθούν οι ιδανικές συνθήκες και αναλογίες υλικών για παραγωγή αφρών είτε μεταλλικών είτε κεραμικών, και ακολούθως να αναγνωρισθεί ο τύπος των παραχθέντων αφρών ως προς τη δομή και τον τύπο και ποσοστό του πορώδους τους. 34

36 4. ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ 4.1 Ζυγός ακριβείας «Sartorius BP 310 P» Εικόνα 4.1. Ο ζυγός ακριβείας «Sartorius BP 310P». Ο ζυγός ακριβείας «Sartorius BP 310 P» (Εικ. 4.1) χρησιμοποιήθηκε για την ακριβή μέτρηση της ποσότητας των κόνεων αλούμινας, τιτάνιας, αλουμινίου και baking powder, και την τήρηση των επιθυμητών αναλογιών του μίγματος. Ο ζυγός είναι ψηφιακός με ακρίβεια μέτρησης της τάξεως του χιλιοστού του γραμμαρίου. Η περιοχή τοποθέτησης της μετρούμενης ποσότητας περιβάλλεται από τζάμι για την απομόνωση από το περιβάλλον και την απαλλαγή από εξωτερικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβεια της μέτρησης (αέρας, ακαθαρσίες κλπ). 4.2 Ξηραντήρας «Melag» Ο ξηραντήρας (Εικ. 4.2) χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της επίπτωσης της επιταχυνόμενης ξήρανσης των αφρών μέσω απαγωγής υγρασίας αλλά και τη θέρμανση των δοκιμίων σε χαμηλές θερμοκρασίες. Είναι δυνατόν να επιτευχθούν θερμοκρασίες στο εύρος των C με χειροκίνητο εξωτερικό έλεγχο μέσω ροοστάτη. 35

37 Εικόνα 4.2. Ο ξηραντήρας «Melag» εξωτερικά (αριστερά) και εσωτερικά (δεξιά). 4.3 Φούρνος «Carbolite HTF 1700» Εικόνα 4.3. Ο φούρνος Carbolite HTF Διακρίνεται ο χώρος εισαγωγής των δοκιμίων (αριστερά) και λεπτομέρεια από την επιφάνεια ελέγχου (δεξιά). Ο φούρνος «Carbolite HTF 1700» (Εικ. 4.3) χρησιμοποιήθηκε για την πυροσυσσωμάτωση δοκιμίων. Είναι ένας φούρνος υψηλών θερμοκρασιών με μέγιστη δυνατότητα 1700 C. Παρέχει τη δυνατότητα προγραμματισμού θερμικού κύκλου εννέα σταδίων και καθορισμού του ρυθμού αύξησης της θερμοκρασίας, του χρονικού διαστήματος παραμονής σε θερμοκρασίας και του ρυθμού ψύξης. 36

38 4.4 Φούρνος «Thermolyne 1400» Εικόνα 4.4. Ο φούρνος «Thermolyne 1400». Ο φούρνος «Thermolyne 1400» (Εικ. 4.4) με δυνατότητα μέγιστης θερμοκρασίας 1100 C χρησιμοποιήθηκε για την πυροσυσσωμάτωση δοκιμίων αφρών αλουμινίου. Είναι δυνατή η παροχή και συνεχής ροή αδρανούς αερίου καθ όλη τη διάρκεια της θέρμανσης μέσω μεταλλικού σωλήνα που τοποθετείται στο πίσω μέρος του φούρνου. 4.5 Φούρνος κενού Ο φούρνος της εικόνας 4.5 φέρει κυλινδρική υποδοχή, όπου εισάγεται κυλινδρικός γυάλινος σωλήνας μέσα στον οποίο τοποθετούνται τα δοκίμια προς πυροσυσσωμάτωση. Ο σωλήνας κατόπιν συνδέεται με την αντλία που αναρροφά τον αέρα στο εσωτερικό του. Μέσω μανομέτρου και τη διαφορά της πίεσης στο εσωτερικό του σωλήνα και στην ατμόσφαιρα μπορεί να διαπιστώνεται ανά πάσα στιγμή η ποσότητα του αέρα στο εσωτερικό. Υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης εξωτερικής παροχής αερίου, ώστε να αναπληρωθεί το εσωτερικό του σωλήνα με αδρανές αέριο. Ο φούρνος διαθέτει τρεις εστίες θέρμανσης, κάθε μία ελεγχόμενη από διαφορετικό πίνακα ελέγχου για τον πλήρη έλεγχο της θερμοκρασίας σε διαφορετικά σημεία κατά μήκος του σωλήνα. 37

39 Εικόνα 4.5. Ο φούρνος κενού(δεξιά) και η διάταξη απαγωγής του αέρα (αριστερά) όπου διακρίνεται η αντλία και το μανόμετρο. 4.6 Λειαντικός τροχός «Struers DP-U2» Εικόνα 4.6. Ο λειαντικός τροχός «Struers DP-U2». Ο λειαντικός τροχός (Εικ. 4.6) χρησιμοποιήθηκε για τη λείανση-δημιουργία επίπεδης επιφάνειας των δοκιμίων πριν την παρατήρησή τους στο στερεοσκόπιο. Αποτελείται από μια περιστρεφόμενη επιφάνεια όπου τοποθετούνται τα φύλα λείανσης. Υπάρχει δυνατότητα ρύθμισης της ταχύτητας περιστροφής, και της παροχής νερού για την ψύξη και την απομάκρυνση των αποβλίττων από την επιφάνεια. 38

40 4.7 Στερεοσκόπιο «Leica» Εικόνα 4.7. Το στερεοσκόπιο «Leica» (αριστερά) και η πλήρης διάταξη του στερεοσκοπίου με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή (δεξιά). Το στερεοσκόπιο «Leica» (Εικ. 4.7) χρησιμοποιήθηκε για την παρατήρηση της μακροσκοπικής δομής των δοκιμίων και του πορώδους τους. Το συγκεκριμένο στερεοσκόπιο έχει τη δυνατότητα μεγέθυνσης κατά 6.3x, 10x, 16x, 25x και 40x, καθώς και εστίασης σε διάφορα επίπεδα. Μέσω εύκαμπτων πλευρικών φακών δίνεται η δυνατότητα φωτισμού συγκεκριμένων σημείων από πολλές γωνίες. Τέλος, μέσω ειδικά τοποθετημένης κάμερας και μέσω σύνδεσης σε ηλεκτρονικό υπολογιστή με κατάλληλο λογισμικό, είναι δυνατή η ζωντανή παρατήρηση του δοκιμίου από την οθόνη του υπολογιστή καθώς και η λήψη φωτογραφιών σε κάθε μεγέθυνση. 39

41 5. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Η αναπαράσταση των βημάτων της πειραματικής διαδικασίας παρουσιάζεται στην εικόνα 5.1 και ακολουθεί η ανάλυσή τους. Τα στάδια της πειραματικής διαδικασίας ήταν ίδια για την παραγωγή κεραμικών αφρών και για την παραγωγή μεταλλικών αφρών. Εικόνα 5.1. Αναπαράσταση βημάτων πειραματικής διαδικασίας. 5.1 Επιλογή υλικών και προετοιμασία Το baking powder «ΟΡΚΙΝΤΕ» της εταιρείας «Credin» (Εικ. 5.2) αποτέλεσε το διογκωτικό παράγοντα-αφροποιητή. Η ιδιότητα του baking powder να παράγει διοξείδιο του άνθρακα τόσο κατά την ανάμειξη του με νερό όσο και με την απορρόφηση θερμότητας αποτέλεσε τον κινητήριο μηχανισμό στην παραγωγή των αφρών. 40

42 Εικόνα 5.2. Baking powder [66]. Η δυνατότητα του baking powder να παράγει διοξείδιο του άνθρακα σε θερμοκρασία δωματίου αρχικά, αλλά και σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες φούρνου, της τάξεως των C, αποτέλεσε τον άξονα της εργασίας αυτής για τη διερεύνηση των δυνατοτήτων παραγωγής μεταλλικών και κεραμικών αφρών με την εκμετάλλευση αυτής της ιδιότητας. Η πρόκληση έγκειται στην κατανόηση του μηχανισμού έκλυσης του διοξειδίου του άνθρακα, ώστε να υπάρχει μεν η κατάλληλη ποσότητα αερίου για την αφροποίηση του μίγματος, ταυτόχρονα δε να μη γίνεται βίαια παραγωγή αερίου ώστε να ξεφεύγει από το μίγμα και να χάνεται στο περιβάλλον. Το baking powder που χρησιμοποιήθηκε ήταν διπλής δράσης, και το όξινο άλας που αυτό περιείχε ήταν το πυροφωσφορικό νάτριο. Εικόνα 5.3. Σκόνη τιτάνιας [60]. 41

43 Η τιτάνια (Εικ. 5.3), ή διοξείδιο του τιτανίου που χρησιμοποιήθηκε ήταν προϊόν της εταιρίας Sigma-Aldrich, είχε καθαρότητα μεγαλύτερη του 99% και ήταν το πρώτο εκ των κεραμικών υλικών που επιλέχθηκε για τη διεξαγωγή των πειραμάτων. Σε σύγκριση με την αλούμινα (Εικ. 5.4), το έτερο κεραμικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε, είναι πιο βαρύ με πυκνότητα 4,23 γρ./κ.ε., αλλά έχει χαμηλότερο σημείο τήξης (1843 C) και θεωρήθηκε ότι θα ήταν ευκολότερο να πραγματοποιηθεί η πυροσυσσωμάτωσή της. Η αλούμινα, ή οξείδιο του αλουμινίου της εταιρίας Alfa Aesar GmbH & Co με καθαρότητα μεγαλύτερη του 99,7% είναι μια πιο συμβατική επιλογή, καθώς μπορεί το υψηλότερο σημείο τήξης της (2072 C) να δυσχεραίνει το έργο της πυροσυσσωμάτωσης, όμως είναι λίγο πιο ελαφριά με πυκνότητα 3,9-4,1 γρ./κ.ε., είναι υλικό σε αφθονία, συνεπώς φθηνότερο, αλλά και πιο διαδεδομένο στη βιβλιογραφία. Και τα δύο υλικά διακρίνονται για τις ποικίλλες εφαρμογές τους στη βιομηχανία, αλλά και τη φιλικότητα τους προς το περιβάλλον σε σχέση με άλλα οξείδια. Εικόνα 5.4. Σκόνη αλούμινας μικρής κοκκομετρίας [59]. Οι κοκκομετρίες που επιλέχθηκαν ήταν της τάξης του 1 μm για την τιτάνια, ενώ για την αλούμινα επιλέχθηκαν δύο διαφορετικές κοκκομετρίες της τάξης του 1 μm και των 60 μm. Με τη μεταβολή του μεγέθους των κόκκων είναι φυσιολογικό να μεταβάλλεται η υφή του διαλύματος επηρεάζοντας έτσι την παγίδευση ή μη του διοξειδίου του άνθρακα κατά τη διάρκεια της αφροποίησης. Κόνεις αλουμινίου (Εικ. 5.5), κοκκομετρίας 180 μm καθαρότητας 99,8% της εταιρείας Alfa Aesar GmbH & Co, επιλέχθηκαν ως το μεταλλικό υλικό για την παραγωγή μεταλλικών αφρών. Το συγκεκριμένο υλικό είναι ιδιαίτερα προσιτό και άφθονο, έχει αμέτρητες εφαρμογές στη βιομηχανία, και οι φυσικές του ιδιότητες (χαμηλό σημείο τήξης στους 660 C, ελαφρύ με πυκνότητα 2,7 γρ./κ.ε.) το καθιστούν ιδιαίτερα χρηστικό για πειράματα. 42

44 Εικόνα 5.5. Σκόνη αλουμινίου [61]. Η προσθήκη νερού στο μίγμα κόνεων αποτελούσε την έναρξη της διαδικασίας της αφροποίησης λόγω της αντίδρασης του με το baking powder και την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα. Η σωστή αναλογία μίγματος κόνεων-νερού ήταν βασική προϋπόθεση για την επίτευξη της αφροποίησης. Η χρήση απιονισμένου νερού έναντι νερού βρύσης, κρίθηκε αναγκαία για τη μείωση της συγκέντρωσης αλάτων στο τελικό δοκίμιο. Η μέτρηση της ποσότητας αλλά και η εισαγωγή του νερού στο μίγμα έγινε μέσω ιατρικής σύριγγας διαβαθμισμένης από το 1 ως τα 10 ml με υποδιαιρέσεις των 0,1 ml. Η ανάμιξη των κόνεων γινόταν σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο γινόταν η ανάμιξη των κόνεων του baking powder με τις κόνεις του κεραμικού ή του μετάλλου, και με έντονη ανάδευση εξασφαλιζόταν η ομοιόμορφη κατανομή του baking powder μέσα στο μίγμα. Στο δεύτερο στάδιο το μίγμα κόνεων μεταφερόταν από το αρχικό δοχείο στο δοχείο-καλούπι, όπου και γινόταν η διαβροχή του μίγματος με νερό για την έναρξη της αφροποίησης. 5.2 Περιεκτικότητες και αναλογίες Πρώτο βήμα των πειραμάτων ήταν ο καθορισμός των αναλογιών μεταξύ υλικού και baking powder, αλλά και μεταξύ μίγματος κόνεων και νερού. Για κάθε υλικό, λόγω της διαφορετικής πυκνότητας των υπό εξέταση υλικών για παραγωγή αφρών έπρεπε να πραγματοποιηθούν δοκιμές για κάθε ένα ξεχωριστά ώστε να βρεθεί το βέλτιστο εύρος αναλογιών υλικού/baking powder και μίγματος κόνεων/νερού. Επίσης, η κοκκομετρία των κόνεων έπαιξε εξίσου σημαντικό ρόλο στην εύρεση των κατάλληλων αναλογιών. Για την εύρεση της κατάλληλης ποσότητας νερού, αρχικά, οι δοκιμές έγιναν με βάση την τήρηση αναλογιών με την ποσότητα του baking powder. Κατόπιν όμως των δοκιμών επιλέχθηκε τελικά η τήρηση σχετικής αναλογίας με το σύνολο της μάζας του μίγματος. 43

45 Οι αναλογίες που δοκιμάστηκαν για τα κεραμικά ήταν 60/40 έως 80/20 κ.β. κεραμικού/baking powder. Η ποσότητα του νερού κυμάνθηκε από 2:8 έως 3:8 ml νερού/γραμμάρια μίγματος κόνεων. Στο αλουμίνιο, οι αναλογίες των κόνεων που δοκιμάστηκαν ήταν 80/20 έως 90/10 κ.β. αλουμινίου/baking powder, ενώ η ποσότητα του νερού κυμάνθηκε από 3 έως 4,5 ml/ 10 γραμμάρια μίγματος κόνεων. Τα συνολικά γραμμάρια μίγματος διαφοροποιούνταν ανάλογα με το δοχείο στο οποίο λάμβανε χώρα η αφροποίηση. Χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικά δοχεία, ένα πλαστικό διάφανο δοχείο μικρών διαστάσεων, και μία αδιάφανη φόρμα από σιλικόνη μεγαλύτερων διαστάσεων για το μεγαλύτερο μέρος των πειραμάτων, ενώ πραγματοποιήθηκαν δοκιμές με μικρό αριθμό δοκιμίων και σε δύο ακόμα δοχεία, ένα πυρίμαχο κεραμικό και ένα διαιρετό μεταλλικό, τα οποία εισέρχονταν στο φούρνο κατά το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης μαζί με το δοκίμιο. Συγκεντρωτικά οι διαστάσεις όλων των δοχείωνκαλουπιών παρατίθενται στον πίνακα 5.1. Πίνακας 5.1. Εσωτερικές διαστάσεις δοχείων-καλουπιών που χρησιμοποιήθηκαν. Δοχείο Ύψος (mm) Διάμετρος (mm) Παρατηρήσεις Πλαστικό 55,7 29,3 Τετραγωνική βάση πλευράς α = 23,7 mm Φόρμα σιλικόνης 20 38,5 Πυρίμαχο κεραμικό 28,8 20,3 33,4 Μικρότερη διάμετρος στη βάση Διαιρετό μεταλλικό ,2 5.3 Ξήρανση Με δεδομένο ότι το όξινο ανθρακικό νάτριο διασπάται και παράγει διοξείδιο του άνθρακα όταν θερμαίνεται άνω των 70 C, εξετάστηκε και η διαφοροποίηση που μπορεί να προέλθει από την ξήρανση του υγρού αφρού στον αέρα, αλλά και σε ξηραντήριο. Με το πέρας της διαδικασίας της ανάμιξης των υλικών, κόνεων και νερού, η αρχική αφροποίηση ήταν άμεση μέσω του διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται από την αντίδραση του όξινου ανθρακικού νατρίου με το νερό. Αρχικά και μέχρι να βρεθούν οι κατάλληλες αναλογίες μίγματος, τα δοκίμια αφήνονταν να ξηρανθούν στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου C. Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, ο τρίτος μηχανισμός παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα από το baking powder, είναι η διάσπαση του όξινου ανθρακικού νατρίου με τη θέρμανση. Αυτή 44

46 η αντίδραση ξεκινά μετά τους 50 C και κορυφώνεται γύρω στους 200 C [63]. Για αυτό το λόγο επιλέχθηκε να εισαχθούν τα δοκίμια σε ξηραντήριο σε μια σχετικά υψηλότερη θερμοκρασία, 110 C, για να διαπιστωθεί, αν η ξήρανση του υγρού αφρού με ταυτόχρονη παραγωγή επιπλέον διοξειδίου του άνθρακα θα επέφερε αλλαγές στην τελική δομή του αφρού. Ο χρόνος εντός ξηραντηρίου για τα κεραμικά υλικά κυμάνθηκε από 2 ως 4 ώρες, ενώ για το αλουμίνιο ήταν 2 ώρες. 5.4 Πυροσυσσωμάτωση Το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης έχει ως σκοπό την ισχυροποίηση του αφρού μέσω της συνένωσης των κόκκων στα όριά τους. Χρησιμοποιήθηκαν τρεις διαφορετικοί φούρνοι για τη διαδικασία αυτή λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών και απαιτήσεων των υλικών. Για τα δοκίμια του κεραμικού αφρού αλούμινας χρησιμοποιήθηκε ο φούρνος που μπορούσε να πετύχει τη μέγιστη δυνατή θερμοκρασία λόγω του υψηλού σημείου τήξης. Η θερμοκρασία αυξήθηκε σε δύο βήματα, πρώτα με ρυθμό 5 C/λεπτό μέχρι τους 200 C και παρέμεινε εκεί για λεπτά, και κατόπιν με ρυθμό 10 C/λεπτό μέχρι την τελική θερμοκρασία των 1600 C. Η διάρκεια παραμονής των εκάστοτε δοκιμίων στη μέγιστη θερμοκρασία κυμάνθηκε από 8 έως 12 ώρες, και κατόπιν αφέθηκαν να ψυχθούν εντός του φούρνου. Τα δοκίμια αφρού αλουμινίου απαιτούσαν ιδιαίτερες προσαρμογές στη διαδικασία της πυροσυσσωμάτωσης. Λόγω της ιδιαίτερα εύκολης οξείδωσης του αλουμινίου κατά τη θέρμανσή του, έπρεπε να αδρανοποιηθεί η ατμόσφαιρα γύρω από το δοκίμιο, να αφαιρεθεί δηλαδή το διαθέσιμο οξυγόνο. Ο πρώτος τρόπος που δοκιμάστηκε ήταν η πυροσυσσωμάτωση εν κενώ. Το εκάστοτε δοκίμιο τοποθετήθηκε σε φούρνο κενού, όπου με αντλία κενού αφαιρέθηκε ο αέρας, και κατόπιν εισήχθη μικρή ποσότητα αδρανούς αερίου, αργό (Ar) στη συγκεκριμένη περίπτωση. Λόγω της έντονης παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα από τη διάσπαση του όξινου ανθρακικού νατρίου καθόλη τη διάρκεια της θέρμανσης, η συνεχώς αυξανόμενη πίεση μέσα στο θάλαμο του φούρνου θα μπορούσε να αποβεί καταστροφική. Συνεπώς, η θέρμανση των δοκιμίων έγινε πρώτα βηματικά στους 200 C και τους 300 C πριν τη θέρμανση στην τελική θερμοκρασία, ώστε να αντλείται ταυτόχρονα η ποσότητα του παραγόμενου διοξειδίου του άνθρακα. Ο δεύτερος τρόπος που χρησιμοποιήθηκε, ήταν η πυροσυσσωμάτωση σε συμβατικό εργαστηριακό φούρνο με έντονη ροή αδρανούς αερίου, αργού, ώστε να παρασέρνει τον αέρα και να μην επιτρέπει το οξυγόνο της ατμόσφαιρας να πλησιάσει το δοκίμιο και να οξειδώσει το αλουμίνιο. Και σε αυτή την περίπτωση υπήρξε μια βηματική θέρμανση του 45

47 εκάστοτε δοκιμίου στους 200 και 300 C πριν την τελική θερμοκρασία, ώστε να απομακρύνεται το διοξείδιο του άνθρακα από το περιβάλλον του δοκιμίου και να αποφεύγεται η ενανθράκωση του αφρού αλουμινίου. Οι τελικές θερμοκρασίες πυροσυσσωμάτωσης που δοκιμάστηκαν ήταν από 620 C έως 670 C. 5.5 Λείανση Με το πέρας της παραγωγής των αφρών, για να καταστεί δυνατή η παρατήρησή τους στο στερεοσκόπιο, τα δοκίμια από τα πλαστικά δοχεία λειάνθηκαν ελαφρά με χαρτί λείανσης 800 grit σε χαμηλές στροφές, 500 στρ./λεπτό. Η διαδικασία της λείανσης δε διήρκεσε περισσότερο από 3-4 δευτερόλεπτα λόγω της ιδιαίτερα ψαθυρής φύσης των δοκιμίων. Τα δοκίμια που προήλθαν από τη φόρμα σιλικόνης τεμαχίστηκαν σε δύο κομμάτια με πριόνι, για να παρατηρηθεί η κάθετη επιφάνειά τους. Τα συγκεκριμένα δοκίμια δε λειάνθηκαν, καθώς κρίθηκε ότι η επιφάνεια που προέκυπτε μετά τον τεμαχισμό τους ήταν ικανοποιητική για την παρατήρησή τους στο στερεοσκόπιο, και δεν ήταν αναγκαία περαιτέρω καταπόνησή τους. 5.6 Παρατήρηση (Στερεοσκόπιο) Στο στερεοσκόπιο έγινε η πιο εις βάθος παρατήρηση του πορώδους των αφρών που παράχθηκαν. Σκοπός ήταν να διαπιστωθεί ο τύπος του πορώδους, αλλά και η διασυνδεσιμότητα των κελιών. Με την κατάλληλη τοποθέτηση των δοκιμίων, και με χρήση διάφορων επιπέδων εστίασης, τραβήχτηκαν φωτογραφίες της δομής των αφρών, με λεπτομέρειες από τα κελιά και τις δοκίδες τους, ώστε να εξακριβωθεί και το επίπεδο επιτυχίας της αφροποίησης και της πυροσυσσωμάτωσης. 46

48 5.7 Σύνοψη πειραματικής διαδικασίας Τιτάνια (TiO 2 ) Η τιτάνια χρησιμοποιήθηκε σε τρία σετ δοκιμίων. Το πρώτο σετ είχε σκοπό την διερεύνηση και εύρεση των κατάλληλων ποσοτήτων και αναλογιών των κόνεων και του νερού στα πλαστικά δοχεία-καλούπια. Δοκιμάστηκαν ποσότητες κόνεων συνόλου 4, 8 και 10 γραμμαρίων σε αναλογίες από 50/50 έως 75/25 κ.β. τιτάνια/baking powder, με προσθήκη 2-5 ml νερού. Η ξήρανση όλων των δοκιμίων έγινε αποκλειστικά στον αέρα, δηλαδή σε θερμοκρασία δωματίου. Το δεύτερο σετ δοκιμίων έγινε με συνολικές ποσότητες κόνεων 10 και 15 γραμμαρίων σε αναλογίες 65/35 και 70/30 κ.β. τιτάνια/baking powder, με προσθήκη 4 και 7 ml νερού. Η σημαντική διαφορά από το πρώτο σετ ήταν ότι εδώ έγινε χρήση αμύλου πατάτας, σε ποσοστό 15% ως προς την ποσότητα του baking powder, ως συνδετικό υλικό για την απορρόφηση της επιπλέον υγρασίας, ώστε να βοηθηθεί η σταθεροποίηση του αφροποιημένου υλικού. Η ξήρανσή τους πραγματοποιήθηκε στον αέρα. Το τρίτο σετ δοκιμίων είχε ως στόχο τη διερεύνηση της επιρροής της διαφορετικής γεωμετρίας δοχείου-καλουπιού στην αφροποίηση και στερεοποίηση των αφρών τιτανίας. Πραγματοποιήθηκαν στις θέσεις της φόρμας σιλικόνης 1.2 έως 2.5, με συνολική ποσότητα κόνεων 4 γραμμάρια σε αναλογίες από 60/40 έως 75/25 κ.β. τιτάνια/baking powder, με προσθήκη 2,5 και 3 ml νερού. Οι αναλογίες και ποσότητες νερού ανά δοκίμιο φαίνονται στον πίνακα 5.2. Δεν έγινε χρήση αμύλου σε αυτό το σετ. Η ξήρανσή τους πραγματοποιήθηκε στο ξηραντήριο σε θερμοκρασία 110 C για 2 ώρες. Πίνακας 5.2. Αναλογίες κόνεων και ποσότητες νερού του τρίτου σετ δοκιμίων αφρού τιτάνιας. Δοκίμια 3 ου σετ τιτάνιας Αναλογία κόνεων κ.β. ( αλούμινα/baking powder) Συνολική ποσότητα: 4 γρ. 60/40 65/35 70/30 75/25 Ποσότητα 2,5 ml νερού Τ1.2 Τ1.3 Τ1.4 Τ1.5 νερού (ml) 3 ml νερού Τ2.2 Τ2.3 Τ2.4 Τ2.5 Κανένα από τα δοκίμια των αφρών τιτάνιας δεν πέρασε από το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης. 47

49 5.7.2 Αλούμινα (Al 2 O 3 ) Η αλούμινα χρησιμοποιήθηκε σε πέντε σετ δοκιμίων. Το πρώτο σετ αποτέλεσε διερεύνηση των κατάλληλων αναλογιών κόνεων και νερού για την αφροποίηση στα πλαστικά δοχεία. Χρησιμοποιήθηκαν κόνεις αλούμινας κοκκομετρίας 1 μm και 60 μm. Στα δοκίμια αφρού αλούμινας κοκκομετρίας 1 μm δοκιμάστηκαν αναλογίες από 70/30 έως 80/20 κ.β. αλούμινα/baking powder, με συνολική μάζα μίγματος 10 γραμμαρίων, και περιεκτικότητα σε νερό από 3 έως 4 ml. Τα δοκίμια, στα οποία χρησιμοποιήθηκε αλούμινα κοκκομετρίας 60 μm, καθώς και οι περιεκτικότητες τους και οι ποσότητες νερού παρατίθενται στον πίνακα 5.3. Τα δοκίμια ΑAvi AAix δοκιμάστηκε να ξηρανθούν στους 110 C, όμως το πλαστικό δοχείο δεν άντεχε τη θερμοκρασία, οπότε αφαιρέθηκαν από το ξηραντήριο και αφέθηκαν στον αέρα για ξήρανση, όπως δηλαδή και όλα τα υπόλοιπα δοκίμια του πρώτου σετ. Δοκίμιο Πίνακας 5.3. Πρώτο σετ δοκίμιων αφρών αλούμινας κοκκομετρίας 60 μm. Συνολική ποσότητα κόνεων (γραμμάρια) Αναλογία κόνεων κ.β. (αλούμινα/ baking powder) Ποσότητα νερού (ml) ΑΑi 70/30 3 AAii 10 80/20 2 AAiii 75/25 2,5 AAiv 70/30 4,5 AAv 75/25 3,75 AAvi 70/ AAvii 70/30 3,6 AAviii 65/35 4,5 AAix 75/25 4,5 Για λόγους περιορισμού των παραπροϊόντων του baking powder και της περιεκτικότητας αυτών στο τελικό δοκίμιο έγινε προσπάθεια να επικεντρωθεί η διερεύνηση ποσοτήτων και αναλογιών σε ει δυνατόν μικρότερες περιεκτικότητες baking powder. Τα δοκίμια των υπόλοιπων σετ αφροποιήθηκαν στις θέσεις της φόρμας σιλικόνης. Τα δοκίμια του δεύτερου σετ, οι περιεκτικότητες και οι αναλογίες τους περιγράφονται στον πίνακα 5.4, ενώ το τρίτο και τέταρτο σετ ήταν αναπαραγωγή των δοκιμίων του δεύτερου όσον αφορά τις αναλογίες και τις περιεκτικότητες, με τη διαφορά να εντοπίζεται στη μέθοδο ξήρανσης. Όπου x=2,3,4 στον πίνακα εννοείται το 2 ο, 3 ο και 4 ο σετ αντίστοιχα. Το δεύτερο σετ περιείχε και ένα επιπλέον δοκίμιο, ΑΑ2.1.1, το οποίο είχε συνολική ποσότητα κόνεων 10 γραμμάρια σε αναλογία 60/40 γρ.αλούμινας/γρ.baking powder και με προσθήκη 48

50 3 ml νερού. Τα δοκίμια του δεύτερου σετ ξηράνθηκαν στον αέρα, ενώ τα δοκίμια του τρίτου και τέταρτου σετ ξηράνθηκαν στον ξηραντήρα στους 110 C για 2 ώρες. Πίνακας 5.4. Αναλογίες, περιεκτικότητες κόνεων και ποσότητες νερού των δοκιμίων αφρών αλούμινας του 2 ου, 3 ου και 4 ου σετ. Όπου x=2,3,4 για το αντίστοιχο σετ. Δοκίμια 2 ου, 3 ου και 4 ου σετ αλούμινας Αναλογίες κόνεων κ.β. (αλούμινα/baking powder) Συνολική ποσότητα κόνεων: 8 γρ. 60/40 65/35 70/30 75/25 Ποσότητα νερού (ml) 2,4 ΑAx.1.2 AAx.1.3 AAx.1.4 AAx AAx.2.2 AAx.2.3 AAx.2.4 AAx AAx.3.2 AAx.3.3 AAx.3.4 AAx.3.5 Τέλος, στο πέμπτο σετ έγιναν δοκιμές αφροποίησης των κόνεων με προσθήκη μελιού στο μίγμα κόνεων. Χρησιμοποιήθηκαν ποσότητες κόνεων από 2 έως 6 γραμμάρια, με αναλογία 75/25 γραμμάρια αλούμινας/γραμμάρια baking powder με μικρή ποσότητα μελιού και 1 ml νερό. Τα δοκίμια αφέθηκαν στον αέρα και δεν εισήλθαν στο ξηραντήριο. Τα δοκίμια αλούμινας πυροσυσσωματώθηκαν στο φούρνο «Carbolite HTF 1700», ο οποίος μπορούσε να πετύχει τη μέγιστη θερμοκρασία των 1600 C. Τα δοκίμια που πέρασαν το στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης καθώς και οι θερμικοί κύκλοι που υπέστη το κάθε ένα εμφανίζονται στον πίνακα 5.5. Πίνακας 5.5. Δοκίμια και θερμικοί κύκλοι στο στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης των δοκιμίων κεραμικών αφρών αλούμινας. Α/Α Δοκίμια Θερμικοί κύκλοι 1 ΑΑiv 5 C/λεπτό 200 C για 30 λεπτά 10 C/λεπτό 1600 C για 8 ώρες 2 AA3.3.2, AA3.3.3, AA3.3.4, AA C/λεπτό 200 C για 30 λεπτά 10 C/λεπτό 1600 C για 12 ώρες 3 4 AA2.1.2, AA2.1.3, AA2.1.4, AA2.1.5, AA3.1.4, AA3.1.5, AA3.2.2, AA3.2.3, AA3.2.4, AA3.2.5 AA2.3.2, AA2.3.3, AA4.3.2, AA4.3.3, ΑΑ C/λεπτό 200 C για 30 λεπτά 10 C/λεπτό 1600 C για 10 ώρες 5 C/λεπτό 200 C για 20 λεπτά 10 C/λεπτό 1600 C για 10 ώρες 49

51 5.7.3 Αλουμίνιο (Al) Το αλουμίνιο χρησιμοποιήθηκε σε τρία σετ δοκιμίων. Η διαδικασία αφροποίησης του πρώτου σετ πραγματοποιήθηκε στα πλαστικά δοχεία-καλούπια και αποτελείτο από τέσσερα δοκίμια, οι αναλογίες και περιεκτικότητες των οποίων εμφανίζονται στον πίνακα 5.6. Η ξήρανση και των τεσσάρων δοκιμίων πραγματοποιήθηκε στον αέρα. Πίνακας 5.6. Αναλογίες και περιεκτικότητες κόνεων και νερού του πρώτου σετ δοκιμίων αφρών αλουμινίου. Δοκίμιο Ποσότητα κόνεων Αναλογία κόνεων κ.β. Ποσότητα νερού (γρ.) (Al / baking powder) (ml) Ai 7,5 80/20 2 Aii 10 80/20 3 Aiii 15 80/20 4 Aiv 18 80/20 4,5 Στο δεύτερο και τρίτο σετ δοκιμίων η διαδικασία της αφροποίησης πραγματοποιήθηκε στη φόρμα σιλικόνης. Τα δύο αυτά σετ αποτελούντο από δώδεκα δοκίμια το κάθε ένα, οι ποσότητες και αναλογίες των οποίων εμφανίζονται στον πίνακα 5.7. Η ξήρανση του δεύτερου σετ έλαβε χώρα στον αέρα, ενώ του τρίτου πραγματοποιήθηκε στον ξηραντήρα στους 110 C για 2 ώρες. Πίνακας 5.7. Ποσότητες και αναλογίες κόνεων και νερού του δεύτερου και τρίτου σετ δοκιμίων αφρών αλουμινίου. 2 ο και 3 ο σετ δοκιμίων αλουμινίου Ποσότητα κόνεων: 10 γρ. Αναλογίες κόνεων κ.β. (Al / baking powder) Ποσότητα νερού (ml) 3 3,5 4 4,5 80/20 Α2.1.1 Α2.1.2 Α2.1.3 Α /15 Α2.2.1 Α2.2.2 Α2.2.3 Α /10 Α2.3.1 Α2.3.2 A2.3.3 A /20 Α3.1.1 Α3.1.2 Α3.1.3 Α /15 Α3.2.1 Α3.2.2 Α3.2.3 Α /10 Α3.3.1 Α3.3.2 A3.3.3 A3.3.4 Για την εξέταση των επιπτώσεων της πυροσυσσωμάτωσης των αφρών αλουμινίου, κατασκευάσθηκαν ακόμα τέσσερα δοκίμια (Α1, Α2, Α3, Α4: συνολική ποσότητα κόνεων 8 γραμμάρια σε αναλογία 85/15 με 3 ml νερό και ξήρανση στον αέρα) σε ειδικά πυρίμαχα δοχεία, όπως φαίνονται στην εικόνα 5.6, ώστε να είναι δυνατή η εισαγωγή των δοκιμίων 50

52 μαζί με το δοχείο-καλούπι τους στο φούρνο. Σκοπός αυτής της δοκιμής ήταν να είναι αποκλεισμένο το δοκίμιο από το περιβάλλον από όλες τις πλευρες (το δοχείο διέθετε και καπάκι) και μαζί με ροή αργού στο φούρνο να εξασφαλίζεται αδρανές περιβάλλον για την αποφυγή οξείδωσης του αλουμινίου, αλλά και καύσης του άνθρακα. Το δοκίμιο Α1 πυροσυσσωματώθηκε χωρίς το καπάκι του δοχείου, ενώ το δοκίμιο Α2 πυροσυσσωματώθηκε με το καπάκι τοποθετημένο στο δοχείο. Τα δοκίμια Α3 και Α4 πυροσυσσωματώθηκαν ταυτόχρονα στον ίδιο φούρνο με παροχή αργού με τη διαφορά ότι το δοκίμιο Α3 τοποθετήθηκε στο φούρνο από την έναρξη του θερμικού κύκλου από τη θερμοκρασία δωματίου μέχρι τους 200 C, ενώ το δοκίμιο Α4 προστέθηκε στο φούρνο αφού είχε επιτευχθεί η θερμοκρασία των 200 C. Η διάρκεια παραμονής στους 200 C, καθώς και ο κύκλος θέρμανσης ως τους 680 C και η παραμονή τους εκεί, ήταν κοινή και για τα δύο δοκίμια. Εικόνα 5.6. Το πυρίμαχο δοχείο-καλούπι για τα δοκίμια Α1-4. Τέλος για την εξέταση της περαιτέρω απομόνωσης δοκιμίου από το οξυγόνο, παρασκευάστηκε ένα δοκίμιο, Α5, σε διαιρετό καλούπι (Εικ. 5.7) με συνολική ποσότητα κόνεων 20 γραμμαρίων σε αναλογία 85/15 κ.β. αλουμινίου/baking powder και με προσθήκη 8 ml νερού. Το καλούπι είχε καθαριστεί προσεκτικά για την αφαίρεση ακαθαρσιών και τοποθετήθηκε αλουμινόχαρτο ανάμεσα στα δύο τμήματά του ώστε κατά την ένωσή τους να μην υπάρξει περιθώριο διαρροής υλικού ή αερίων. Το δοκίμιο Α5 ξηράνθηκε στον αέρα και δεν αφαιρέθηκε από το καλούπι. Κατά την πυροσυσσωμάτωση δεν υπήρξε ροή αργού, και όλος ο χώρος του φούρνου καθώς και το καλούπι με το δοκίμιο καλύφθηκαν με εφημερίδες ώστε η καύση τους να απορροφήσει το οξυγόνο και η ατμόσφαιρα διοξειδίου του άνθρακα να προστατεύσει το δοκίμιο. 51

53 Εικόνα 5.7. Το διαιρετό καλούπι όπου παρασκευάστηκε το δοκίμιο Α5. Διακρίνονται τα υπολείμματα του αλουμινόχαρτου μετά την πυροσυσσωμάτωση του δοκιμίου. Τα δοκίμια αφρών αλουμινίου που πυροσυσσωματώθηκαν εμφανίζονται στον πίνακα 5.8, όπου διακρίνονται και οι φούρνοι που έλαβε χώρα η πυροσυσσωμάτωσή τους, οι θερμικοί κύκλοι που υπέστη το κάθε δοκίμιο και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε δοκιμής. Πίνακας 5.8. Θερμικοί κύκλοι και ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του σταδίου πυροσυσσωμάτωσης δοκιμίων αφρών αλουμινίου. Α/Α Δοκίμιο Θερμικός κύκλος Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά 1 Αii 200 C - 0,5 ώρες 620 C 2 ώρες Εν κενώ, ατμόσφαιρα αργού 2 Aiii 200 C - 0,5 ώρες 640 C 2 ώρες Εν κενώ, ατμόσφαιρα αργού 3 Α C - 0,5 ώρες 640 C 2 ώρες Εν κενώ, ατμόσφαιρα αργού 4 Α C - 0,5 ώρες 660 C 2 ώρες Εν κενώ, ατμόσφαιρα αργού 5 Α1 200 C - 0,5 ώρες 640 C 2 ώρες Thermolyne 1400, ροή αργού 6 Α2 200 C - 0,5 ώρες 660 C 2 ώρες Thermolyne 1400, ροή αργού 7 Α3 300 C - 0,5 ώρες 680 C 2 ώρες Thermolyne 1400, ροή αργού 8 Α4 300 C - 0,5 ώρες 680 C 2 ώρες Thermolyne 1400, ροή αργού 9 Α5 300 C - 0,5 ώρες 680 C 2 ώρες Carbolite HTF 1700, μόνωση εφημερίδας 10 A C 2 ώρες Thermolyne 1400, μόνωση εφημερίδας 11 A C 2 ώρες Carbolite HTF 1700, μόνωση εφημερίδας 52

54 6. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 6.1 Χαρακτηρισμός δειγμάτων στα διάφορα στάδια της διαδικασίας Ανάμιξη Αφροποίηση Το στάδιο της ανάμιξης των κόνεων με το νερό ήταν το πιο καθοριστικό για την αφροποίηση του μίγματος. Όπως παρατηρήθηκε σημαντικό ρόλο έπαιξε η αναλογία των κόνεων, η ποσότητα του νερού που χρησιμοποιήθηκε, αλλά και η κοκκομετρία του υλικού. Ξεκινώντας από την τιτάνια, κανένα δοκίμιο από το πρώτο και δεύτερο σετ δεν κατάφερε να ανυψωθεί-αφροποιηθεί. Δοκιμάζοντας ποικίλλες αναλογίες κόνεων αλλά και ποσότητες νερού, το μίγμα ήταν άλλες φορές πολύ βαρύ για να ανυψωθεί, άλλες φορές πολύ υγρό, οπότε το αέριο διοξείδιο του άνθρακα διέφευγε βίαια και αποτύγχανε να ανυψώσει εν τέλει το εναιώρημα. Ως αποτέλεσμα, δε μπόρεσε να βρεθεί η χρυσή τομή που θα επιτύγχανε ανύψωση του εναιωρήματος, εάν αυτή ήταν εφικτή στα πλαστικά δοχείακαλούπια. Για να εξακριβωθεί και η επίδραση της γεωμετρίας του δοχείου-καλουπιού, το τρίτο σετ δοκιμίων πραγματοποιήθηκε στη φόρμα σιλικόνης, όπου και πάλι διαπιστώθηκαν τα ίδια προβλήματα σε όλες τις αναλογίες και ποσότητες νερού. Το τελικό προϊόν δεν ήταν αφροποιημένο και μάλιστα εμφάνιζε ρωγματώσεις κατά την ξήρανσή του (Εικ ). Εικόνες Τα δοκίμια αφρού τιτάνιας Τ1.2 Τ2.5 του τρίτου σετ. Εμφανείς οι ρωγμές στο υλικό. Διακρίνεται το ύψος που έφτασε το υλικό κατά την αφροποίηση από τα υπολείμματα στα τοιχώματα. Κανένα από τα δοκίμια δε σταθεροποιήθηκε όμως με αποτέλεσμα το τελικό προϊόν να είναι συμπαγές. 53

55 Η προσθήκη αμύλου θεωρητικά θα είχε συνδετική δράση, όμως στην πράξη τα δοκίμια τιτάνιας του δεύτερου σετ, στα οποία προστέθηκε το άμυλο, δεν έδειξαν να διαφοροποιούνται από αυτά του πρώτου και του τρίτου. Όπως και με την τιτάνια, τα πρώτα δοκίμια του πρώτου σετ δοκιμίων αφρών αλούμινας δεν μπόρεσαν να σταθεροποιηθούν, και το τελικό προϊόν ήταν συμπαγές υλικό. Με την αλλαγή σε κοκκομετρία 60 μm όμως, η αφροποίηση έγινε πιο ομαλή καθώς οι μεγαλύτεροι κόκκοι της αλούμινας κατάφεραν να παγιδεύσουν και να συγκρατήσουν καλύτερα το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα. Από τα πρώτα δοκίμια παρατηρήθηκε μια πιο προοδευτική ανύψωση του εναιωρήματος. Εικόνα 6.9. Τα δοκίμια ΑΑ3.1.2-AA3.3.5 αμέσως μετά την εισαγωγή του νερού στο μίγμα των κόνεων. Δακρίνεται η διαφορά στην επιφάνεια του εναιωρήματος μεταξύ της μεσαίας σειράς, 2 ml νερού, όπου το εναιώρημα είναι σφιχτό σχεδόν στεγνό- και της κάτω σειράς, 3 ml νερού, όπου το εναιώρημα είναι υγρό, επιτρέποντας στο διοξείδιο του άνθρακα να διαφύγει. Η επίδραση του νερού ήταν καθοριστική. Αφενός έπρεπε να υπάρχει κατάλληλη ποσότητα για τη διαβροχή όλου του μίγματος κόνεων, αφετέρου δεν έπρεπε να υπάρχει σημαντική περίσσεια νερού καθώς το επιπλέον βάρος εμπόδιζε την ανύψωση του εναιωρήματος, και η πιο ρευστή φύση του εναιωρήματος επέτρεπε πιο εύκολη διαφυγή του διοξειδίου του άνθρακα (Εικ. 6.9). Αντίστοιχα όσο μεγαλύτερη ήταν η περιεκτικότητα σε baking powder 54

56 τόσο πιο άμεση και βίαια ήταν η παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα, όπως ήταν αναμενόμενο άλλωστε (Εικ. 6.10). Εικόνα Διαδοχικά στιγμιότυπα κατά την αφροποίηση του δοκιμίου ΑΑ Εμφανής η βίαιη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα που δε μπορεί να συγκρατηθεί στο εναιώρημα λόγω της μεγάλης ποσότητας νερού. Τα δοκίμια αλούμινας του πέμπτου σετ, στα οποία προστέθηκε ποσότητα μελιού και λιγότερο νερό, δεν ανυψώθηκαν καθόλου. Στα δοκίμια του αλουμινίου, χάρη στη μεγάλη κοκκομετρία των κόνεων (180 μm), η αφροποίηση και η σταθεροποίηση του αφρού ήταν πετυχημένη από τα πρώτα δοκίμια. Επετεύχθη ομαλή ανύψωση των κόνεων από το πρώτο σετ δοκιμίων στη σχετικά μικρή, σε σχέση με τις αντίστοιχες των κεραμικών αφρών, περιεκτικότητα σε baking powder, οπότε τα επόμενα σετ ήταν φυσιολογικό να κυμανθούν σε αυτές τις περιεκτικότητες Ξήρανση Στο στάδιο της ξήρανσης των δοκιμίων χρησιμοποιήθηκαν δύο εναλλακτικές μέθοδοι. Η πρώτη ήταν η ξήρανση των δοκιμίων στον αέρα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, και η δεύτερη ήταν η ξήρανσή τους στον ξηραντήρα σε θερμοκρασία 110 C για 2 ώρες. Όπως αναφέρθηκε ήδη κανένα δοκίμιο αφρού τιτάνιας δεν υποβλήθηκε σε ιδιαίτερη μέθοδο ξήρανσης εφόσον κανένα δοκίμιο δεν πέρασε επιτυχώς το στάδιο της αφροποίησης. Τα δοκίμια αφρού αλούμινας και αλουμινίου όμως που πέρασαν το στάδιο της αφροποίησης υποβλήθηκαν στις δύο αυτές μεθόδους ξήρανσης. Στον πίνακα 6.1 διακρίνονται ποια σετ δοκιμίων από τα δύο υλικά υποβλήθηκαν σε κάθε μέθοδο ξήρανσης. 55

57 Πίνακας 6.1. Μέθοδος ξήρανσης κάθε σετ δοκιμίων αφρών αλούμινας και αλουμινίου. Σετ δοκιμίων και μέθοδος Ξήρανση στον αέρα Ξήρανση στους 110 C ξήρανσής τους Υλικό Αλούμινα Αλουμίνιο Αλούμινα Αλουμίνιο Σετ 1 ο (κοκκομετρία 60 μm), 2 ο 1 ο, 2 ο 3 ο, 4 ο 3 ο Στο πρώτο σετ αλούμινας έγινε δοκιμή να εισέλθουν τα δοκίμια AAvii και AΑix στον ξηραντήρα, όμως το πλαστικό δοχείο παραμορφώθηκε λόγω της υψηλής θερμοκρασίας, και τα δοκίμια αφέθηκαν εν τέλει να ξηρανθούν στον αέρα. Η ελαφρά τήξη και η επακόλουθη παραμόρφωση των πλαστικων δοχείων είχε ως αποτέλεσμα την ελαφρά θραύση και κατάρρευση της δομής των δοκιμίων στο εσωτερικό τους. Στις εικόνες 6.11 και 6.12 εμφανίζονται τα δοκίμια ΑΑviii και ΑΑix αντίστοιχα, στα οποία αποτυπώνεται η επίδραση της αλλαγής της γεωμετρίας του πλαστικού δοχείου (Εικ. 6.13) κατά την ελαφρά τήξη του. Εικόνα Το δοκίμιο ΑΑviii. Εικόνα Το δοκίμιο ΑΑix. Εμφανής η διαφορά στη γεωμετρία του δοκιμίου λόγω της τήξης του δοχείου-καλουπιού που το περιείχε. 56

58 Παράγοντας πολλαπλασιασμού Ποσότητα νερού (ml) Διπλωματική Εργασία Εικόνα Το κανονικό πλαστικό δοχείο-καλούπι (δεξιά) και το τηγμένο (αριστερά) λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας στον ξηραντήρα. Τα δοκίμια του δεύτερου, τρίτου και τέταρτου σετ παρουσίασαν ομοιόμορφη εξωτερική γεωμετρία. Όλα τα δοκίμια αυτών των σετ αφροποιήθηκαν και σταθεροποιήθηκε η δομή τους. Ελάχιστα δοκίμια εμφάνισαν ρωγματώσεις μετά την ξήρανσή τους που οδήγησαν στη θραύση τους. Συγκεκριμένα, τα δοκίμια του τρίτου σετ, ΑΑ3.1.2, ΑΑ3.1.3, ΑΑ3.1.4 και ΑΑ3.3.2, και το δοκίμιο του τέταρτου σετ, ΑΑ4.2.4, είχαν ρωγματώσεις εσωτερικά και με την απομάκρυνση τους από τη φόρμα σιλικόνης διαχωρίστηκαν σε 2, 3 ή και 4 θραύσματα το καθένα. Πέρα από τα συγκεκριμένα δοκίμια όμως, υπήρξε καλή ανύψωση των δοκιμίων μέχρι και σε τριπλάσιο όγκο. Στις εικόνες 6.14, 6.15 και 6.16 φαίνεται ο παράγοντας πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του δεύτερου, τρίτου και τέταρτου σετ αντίστοιχα σε σχέση με τον αρχικό όγκο των κόνεων, με παραμέτρους την ποσότητα νερού και την αναλογία των κόνεων. Παράγοντας πολλαπλασιασμού όγκου 2 ου σετ δοκιμίων αφρών αλούμινας 2, ,8 1,6 2,5 1,4 1, /40 65/35 70/30 75/25 Αναλογία κόνεων 2-2,2 1,8-2 1,6-1,8 1,4-1,6 1,2-1,4 1-1,2 Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του δεύτερου σετ αφρών αλούμινας, ΑΑ2.x.x. 57

59 Παράγοντας πολλαπλασιασμού Ποσότητα νερού (ml) Παράγοντας πολλαπλασιασμού Ποσότητα νερού (ml) Διπλωματική Εργασία Παράγοντας πολλαπλασιασμού όγκου 3 ου σετ δοκιμίων αφρών αλούμινας 2,2 2 1,8 1,6 AA3.x.x 1,4 1,2 1 60/40 65/35 70/30 75/25 Αναλογία κόνεων 2-2,2 1,8-2 1,6-1,8 1,4-1,6 1,2-1,4 1-1,2 Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του τρίτου σετ αφρών αλούμινας, ΑΑ3.x.x. Παράγοντας πολλαπλασιασμού όγκου 4 ου σετ δοκιμίων αφρών αλούμινας 2,2 2 1,8 1,6 AA4.x.x 1,4 1,2 1 60/40 65/35 70/30 75/25 Αναλογία κόνεων 2-2,2 1,8-2 1,6-1,8 1,4-1,6 1,2-1,4 1-1,2 Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του τέταρτου σετ αφρών αλούμινας, ΑΑ4.x.x. Αντίστοιχα, στα δοκίμια αφρών αλουμινίου μόνο το Α2.3.1 εμφάνισε ρωγματώσεις τέτοιες ώστε κατά την απομάκρυνσή του από τη φόρμα σιλικόνης να χωριστεί σε τρία θραύσματα. Τα υπόλοιπα δοκίμια αφροποιήθηκαν ομαλά και η δομή τους σταθεροποιήθηκε σε 58

60 Παράγοντας πολλαπλσιασμού Αναλογία κόνεων Παράγοντας πολλαπλασιασμού Αναλογία κόνεων Διπλωματική Εργασία ικανοποιητικό ύψος. Ο παραγόντας πολλαπλασιασμού του όγκου κάθε δοκιμίου του δεύτερου και τρίτου σετ εμφανίζεται στις εικόνες 6.17 και 6.18 αντίστοιχα. 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 Παράγοντας πολλαπλασιασμού 2 ου σετ δοκιμίων αφρών αλουμινίου 90/10 85/15 80/20 3 3,5 4 4,5 Ποσότητα νερού (ml) 2,7-2,8 2,6-2,7 2,5-2,6 2,4-2,5 2,3-2,4 2,2-2,3 2,1-2,2 2-2,1 Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του δεύτερου σετ αφρών αλουμινίου, Α2.x.x. 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 Παράγοντας πολλαπλασιασμού 3 ου σετ δοκιμίων αφρών αλουμινίου 90/10 85/15 80/20 3 3,5 4 4,5 Ποσότητα νερού (ml) 2,7-2,8 2,6-2,7 2,5-2,6 2,4-2,5 2,3-2,4 2,2-2,3 2,1-2,2 2-2,1 Εικόνα Διάγραμμα του παράγοντα πολλαπλασιασμού του όγκου των δοκιμίων του τρίτου σετ αφρών αλουμινίου, Α3.x.x. 59

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

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

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

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.1 ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.1 ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ι 98 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6.1 ΕΠΙΜΕΤΑΛΛΩΣΗ Με τον όρο επιμετάλλωση εννοούμε τη δημιουργία ενός στρώματος μετάλλου πάνω στο μέταλλο βάσης για την προσθήκη ορισμένων επιθυμητών ιδιοτήτων. Οι ιδιότητες

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

Υπολογισµοί του Χρόνου Ξήρανσης

Υπολογισµοί του Χρόνου Ξήρανσης Η πραγµατική επιφάνεια ξήρανσης είναι διασπαρµένη και ασυνεχής και ο µηχανισµός από τον οποίο ελέγχεται ο ρυθµός ξήρανσης συνίσταται στην διάχυση της θερµότητας και της µάζας µέσα από το πορώδες στερεό.

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

Στοιχεία Θερµικών/Μηχανικών Επεξεργασιών και δοµής των Κεραµικών, Γυαλιών

Στοιχεία Θερµικών/Μηχανικών Επεξεργασιών και δοµής των Κεραµικών, Γυαλιών Στοιχεία Θερµικών/Μηχανικών Επεξεργασιών και δοµής των Κεραµικών, Γυαλιών Βασισµένοστο Norman E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, Third Edition, Pearson Education, 2007 1 Κεραµικάκαιγυαλιά Τα

Διαβάστε περισσότερα

Προσομοίωση μετωπικού φραιζαρίσματος με πεπερασμένα στοιχεία

Προσομοίωση μετωπικού φραιζαρίσματος με πεπερασμένα στοιχεία 1 Προσομοίωση μετωπικού φραιζαρίσματος με πεπερασμένα στοιχεία 2 Μετωπικό φραιζάρισμα: Χρησιμοποιείται κυρίως στις αρχικές φάσεις της κατεργασίας (φάση εκχόνδρισης) Μεγάλη διάμετρο Μεγάλες προώσεις μείωση

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα ΤΜΗΜΑ: Μηχανικών Περιβάλλοντος & Μηχανικών Αντιρρύπανσης 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ενότητα 2: Βασικές Κατασκευαστικές Τεχνολογίες Ι. Γιαννατσής Τμ. Βιομηχανικής Διοίκησης & Τεχνολογίας Πανεπιστήμιο Πειραιώς Διαδικασίες Κατασκευής Επεξεργασία

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

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Εισαγωγή

ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Εισαγωγή ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Εισαγωγή Ι. Γιαννατσής Τμ. Βιομηχανικής Διοίκησης & Τεχνολογίας Πανεπιστήμιο Πειραιώς ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Βασικές κατασκευαστικές (manufacturing) μέθοδοι/τεχνολογίες

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

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

Κατηγορίες και Βασικές Ιδιότητες Θερμοστοιχείων.

Κατηγορίες και Βασικές Ιδιότητες Θερμοστοιχείων. Κεφάλαιο 3 Κατηγορίες και Βασικές Ιδιότητες Θερμοστοιχείων. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μετατροπέων για τη μέτρηση θερμοκρασίας. Οι βασικότεροι από αυτούς είναι τα θερμόμετρα διαστολής, τα θερμοζεύγη, οι μετατροπείς

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή. 1.1 Ο κόσμος των υλικών

Εισαγωγή. 1.1 Ο κόσμος των υλικών Εισαγωγή 1 1 Εισαγωγή Βατάλης Αργύρης 1.1 Ο κόσμος των υλικών Tα υλικά αποτελούν μέρος της βάσης όλων των τεχνολογικών εξελίξεων. Όλες οι ανθρώπινες δραστηριότητες και το επίπεδο ζωής επηρεάζονται σε μεγάλο

Διαβάστε περισσότερα

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

ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ

ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΣΤΙΣ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Τρεις κύριες ζώνες: Ζώνη μετάλλου συγκόλλησης (ζώνη τήξης) Θερμικά επηρεασμένη ζώνη (ζώνη μετασχηματισμών σε στερεή κατάσταση) Μέταλλο βάσης (ανεπηρέαστο υλικό)

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2 Κυλινδροκεφαλή Βενζινοκινητήρων ΑΣΚΗΣΗ 2: ΚΥΛΙΝΔΡΟΚΕΦΑΛΗ

Διαβάστε περισσότερα

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

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

Διαβάστε περισσότερα

ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑ ΑΡΓΥΡΩ Α.Μ. 277 ΜΗΤΣΑΚΗ ΤΑΤΙΑΝΑ Α.Μ. 309 ΠΑΠΑΖΑΦΕΙΡΑΤΟΥ ΙΦΙΓΕΝΕΙΑ Α.Μ.322

ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑ ΑΡΓΥΡΩ Α.Μ. 277 ΜΗΤΣΑΚΗ ΤΑΤΙΑΝΑ Α.Μ. 309 ΠΑΠΑΖΑΦΕΙΡΑΤΟΥ ΙΦΙΓΕΝΕΙΑ Α.Μ.322 ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑ ΑΡΓΥΡΩ Α.Μ. 277 ΜΗΤΣΑΚΗ ΤΑΤΙΑΝΑ Α.Μ. 309 ΠΑΠΑΖΑΦΕΙΡΑΤΟΥ ΙΦΙΓΕΝΕΙΑ Α.Μ.322 ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Οι κυψέλες καυσίμου είναι συσκευές οι οποίες μέσω ηλεκτροχημικών αντιδράσεων

Διαβάστε περισσότερα

ΤΑΞΙΝOΜΗΣΗ ΦΛΟΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΗΣ. Μ. Φούντη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2004

ΤΑΞΙΝOΜΗΣΗ ΦΛΟΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΗΣ. Μ. Φούντη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2004 ΤΑΞΙΝOΜΗΣΗ ΦΛΟΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΑΥΣΗΣ Μ. Φούντη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2004 Oρισµός φλόγας Ογεωµετρικός τόπος στον οποίο λαµβάνει χώρα το µεγαλύτερο ενεργειακό µέρος της χηµικής µετατροπής

Διαβάστε περισσότερα

ΕΞΑΤΜΙΣΗ Θοδωρής Καραπάντσιος

ΕΞΑΤΜΙΣΗ Θοδωρής Καραπάντσιος ΕΞ ΕΞΑΤΜΙΣΗ Θοδωρής Καραπάντσιος ΕΞ.1 Εισαγωγή Αντικείµενο της συµπύκνωσης είναι κατά κύριο λόγο η αποµάκρυνση νερού, µε εξάτµιση, από ένα υδατικό διάλυµα που περιέχει µια ή περισσότερες διαλυµένες ουσίες,

Διαβάστε περισσότερα

Ηλεκτρική Αγωγιμότητα των μεταλλικών Υλικών

Ηλεκτρική Αγωγιμότητα των μεταλλικών Υλικών Τα αγώγιμα υλικά Ηλεκτρική Αγωγιμότητα των μεταλλικών Υλικών Mακροσκοπικά η ηλεκτρική συμπεριφορά των υλικών είναι: Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν ελεύθερα στο κρυσταλλικό πλέγμα I=V/R {R=ρL/S, σ=1/ρ

Διαβάστε περισσότερα

Θερµότητα χρόνος θέρµανσης. Εξάρτηση από είδος (c) του σώµατος. Μονάδα: Joule. Του χρόνου στον οποίο το σώµα θερµαίνεται

Θερµότητα χρόνος θέρµανσης. Εξάρτηση από είδος (c) του σώµατος. Μονάδα: Joule. Του χρόνου στον οποίο το σώµα θερµαίνεται 1 2 Θερµότητα χρόνος θέρµανσης Εξάρτηση από είδος (c) του σώµατος Αν ένα σώµα θερµαίνεται από µια θερµική πηγή (γκαζάκι, ηλεκτρικό µάτι), τότε η θερµότητα (Q) που απορροφάται από το σώµα είναι ανάλογη

Διαβάστε περισσότερα

η βελτίωση της ποιότητας του αέρα στα κράτη µέλη της ΕΕ και, ως εκ τούτου, η ενεργός προστασία των πολιτών έναντι των κινδύνων για την υγεία που

η βελτίωση της ποιότητας του αέρα στα κράτη µέλη της ΕΕ και, ως εκ τούτου, η ενεργός προστασία των πολιτών έναντι των κινδύνων για την υγεία που Τεχνολογίες ελέγχου των εκποµπών των Συµβατικών Ατµοηλεκτρικών Σταθµών (ΣΑΗΣ) µε καύσιµο άνθρακα ρ. Αντώνιος Τουρλιδάκης Τµ. Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστήµιο υτικής Μακεδονίας Τύποι εκποµπών που εκλύονται

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ - 6 Η ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ - 6 Η ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ 6 Η ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Κυριακή, 16 Μαΐου 2010 Ώρα : 10:00-12:30 Προτεινόμενες λύσεις ΘΕΜΑ 1 0 (12 μονάδες) Για τη μέτρηση της πυκνότητας ομοιογενούς πέτρας (στερεού

Διαβάστε περισσότερα

Είδη Συλλεκτών. 1.1 Συλλέκτες χωρίς κάλυμμα

Είδη Συλλεκτών. 1.1 Συλλέκτες χωρίς κάλυμμα ΕΝΩΣΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ ΗΛΙΑΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΗΛΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Είδη Συλλεκτών ΧΡΙΣΤΟΔΟΥΛΑΚΗ ΡΟΖA υπ. Διδ. Μηχ. Μηχ. ΕΜΠ MSc Environmental Design & Engineering Φυσικός Παν. Αθηνών ΚΑΠΕ - ΤΜΗΜΑ

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

Τράπεζα Χημεία Α Λυκείου

Τράπεζα Χημεία Α Λυκείου Τράπεζα Χημεία Α Λυκείου 1 ο Κεφάλαιο Όλα τα θέματα του 1 ου Κεφαλαίου από τη Τράπεζα Θεμάτων 25 ερωτήσεις Σωστού Λάθους 30 ερωτήσεις ανάπτυξης Επιμέλεια: Γιάννης Καλαμαράς, Διδάκτωρ Χημικός Ερωτήσεις

Διαβάστε περισσότερα

Τυποποιημένη δοκιμή διεισδύσεως λιπαντικών λίπων (γράσσων)

Τυποποιημένη δοκιμή διεισδύσεως λιπαντικών λίπων (γράσσων) 6 η Εργαστηριακή Άσκηση Τυποποιημένη δοκιμή διεισδύσεως λιπαντικών λίπων (γράσσων) Εργαστήριο Τριβολογίας Μάιος 2011 Αθανάσιος Μουρλάς Λιπαντικό λίπος (γράσσο) Το λιπαντικό λίπος ή γράσσο είναι ένα στερεό

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

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ 5 Η ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΦΥΣΙΚΗΣ B ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Κυριακή, 17 Μαΐου 2009 Ώρα: 10:00 12:30 Οδηγίες: 1) Το δοκίμιο αποτελείται από οκτώ (8) θέματα. 2) Απαντήστε σε όλα τα θέματα. 3) Επιτρέπεται η χρήση μόνο μη

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 9. Μη καταστροφικοί έλεγχοι υλικών Δινορεύματα

Άσκηση 9. Μη καταστροφικοί έλεγχοι υλικών Δινορεύματα Άσκηση 9 Μη καταστροφικοί έλεγχοι υλικών Δινορεύματα Στοιχεία Θεωρίας Η αναγκαιότητα του να ελέγχονται οι κατασκευές (ή έστω ορισμένα σημαντικά τμήματα ή στοιχεία τους) ακόμα και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας

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

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

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ

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

Διαβάστε περισσότερα

Υψηλές Τάσεις. Ενότητα 4: Υγρά Μονωτικά Υλικά. Κωνσταντίνος Ψωμόπουλος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ

Υψηλές Τάσεις. Ενότητα 4: Υγρά Μονωτικά Υλικά. Κωνσταντίνος Ψωμόπουλος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Υψηλές Τάσεις Ενότητα 4: Υγρά Μονωτικά Υλικά Κωνσταντίνος Ψωμόπουλος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1 ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Προβλήματα μεταφοράς θερμότητας παρουσιάζονται σε κάθε βήμα του μηχανικού της χημικής βιομηχανίας. Ο υπολογισμός των θερμικών απωλειών, η εξοικονόμηση ενέργειας και ο σχεδιασμός

Διαβάστε περισσότερα

Παρακάτω είναι τα βασικά χαρακτηριστικά του σχεδιασμού ενός Συλλέκτη EasySolar

Παρακάτω είναι τα βασικά χαρακτηριστικά του σχεδιασμού ενός Συλλέκτη EasySolar Ηλιακός Συλλέκτης EasySolar. ΓΕΝΙΚΑ: Ο συλλέκτης EasySolar ή ηλιακός θερμοσίφωνας είναι μια συσκευή που απορροφά τη θερμική ενέργεια του ήλιου και το μετατρέπει σε αξιοποιήσιμη θερμότητα. Η θερμότητα συνήθως

Διαβάστε περισσότερα

Ποιότητα και πάχος επικάλυψης Περιεκτικότητα του σκυροδέματος σε τσιμέντο Πρόσθετα Είδος και συγκέντρωση των χλωριούχων αλάτων

Ποιότητα και πάχος επικάλυψης Περιεκτικότητα του σκυροδέματος σε τσιμέντο Πρόσθετα Είδος και συγκέντρωση των χλωριούχων αλάτων Ποιότητα και πάχος επικάλυψης Περιεκτικότητα του σκυροδέματος σε τσιμέντο Πρόσθετα Είδος και συγκέντρωση των χλωριούχων αλάτων Περιβάλλον Μικρός λόγος Ν/Τ εξασφαλίζει πυκνό σκυρόδεμα με μικρή διαπερατότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΚΟΠΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ

ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΚΟΠΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΚΟΠΤΙΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ Σκοπός Εργασίας Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της εξέλιξης της έρευνας πάνω στη λείανση μέχρι σήμερα, προτείνοντας λύσεις για χρήση μοναδικού

Διαβάστε περισσότερα

Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών

Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών Κωστής Μαγουλάς, Καθηγητής Επαμεινώνδας Βουτσάς, Επ. Καθηγητής 7ο Εξάμηνο, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ . ΟΡΙΣΜΟΣ Οι διαχωρισμοί είναι οι πιο συχνά παρατηρούμενες διεργασίες

Διαβάστε περισσότερα

Τράπεζα Θεμάτων Χημεία Α Λυκείου

Τράπεζα Θεμάτων Χημεία Α Λυκείου Τράπεζα Θεμάτων Χημεία Α Λυκείου ΟΛΑ ΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΤΗ ΔΙΑΛΥΤΟΤΗΤΑ ΑΠΟ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ 11 ερωτήσεις με απάντηση Επιμέλεια: Γιάννης Καλαμαράς, Διδάκτωρ Χημικός 1. Σε ορισμένη ποσότητα ζεστού νερού διαλύεται

Διαβάστε περισσότερα

ενεργειακών απαιτήσεων πρώτης ύλης, ενεργειακού περιεχομένου παραπροϊόντων, τρόπους αξιοποίησής

ενεργειακών απαιτήσεων πρώτης ύλης, ενεργειακού περιεχομένου παραπροϊόντων, τρόπους αξιοποίησής Πίνακας. Πίνακας προτεινόμενων πτυχιακών εργασιών για το εαρινό εξάμηνο 03-4 ΤΜΗΜΑ: MHXANIKΩN ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ: ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ Α/Α Τίτλος θέματος Μέλος Ε.Π Σύντομη περιγραφή Προαπαιτούμενα

Διαβάστε περισσότερα

Ιδιότητες Ψυχρής Ροής Προϊόντων Πετρελαίου

Ιδιότητες Ψυχρής Ροής Προϊόντων Πετρελαίου ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Χημικών Μηχανικών Τομέας Σύνθεση & Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διεργασιών & Συστημάτων Εργαστήριο Καυσίμων & Λιπαντικών Εργαστηριακή Άσκηση Ιδιότητες Ψυχρής Ροής Προϊόντων

Διαβάστε περισσότερα

5.1 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΟΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΙΟΝΤΟΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ, ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΧΑΛΚΟΥ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

5.1 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΟΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΙΟΝΤΟΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ, ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΧΑΛΚΟΥ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ 5.1 ΑΣΚΗΣΗ 5 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΓΡΑΜΜΟΙΣΟΔΥΝΑΜΟΥ ΙΟΝΤΟΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ, ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΧΑΛΚΟΥ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ Α' ΜΕΡΟΣ: Ηλεκτρόλυση του νερού. ΘΕΜΑ: Εύρεση της μάζας οξυγόνου και υδρογόνου που εκλύονται σε ηλεκτρολυτική

Διαβάστε περισσότερα

Η ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΤΙΚΗΣ ΣΤΡΩΣΗΣ ΣΤΑ ΔΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ

Η ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΤΙΚΗΣ ΣΤΡΩΣΗΣ ΣΤΑ ΔΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΤΕΧΝΙΚΗ ΗΜΕΡΙΔΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 31 ΜΑΪΟΥ 2014 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ Η ΘΕΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΜΟΝΩΤΙΚΗΣ ΣΤΡΩΣΗΣ ΣΤΑ ΔΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ: ASHRAE ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Δημήτρης Αραβαντινός αναπληρωτής

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

Ημερίδα 21/11/2014 «Ενεργειακή Αξιοποίηση Κλάσματος Μη Ανακυκλώσιμων Αστικών Απορριμμάτων σε μία Βιώσιμη Αγορά Παραγωγής Ενέργειας από Απορρίμματα»

Ημερίδα 21/11/2014 «Ενεργειακή Αξιοποίηση Κλάσματος Μη Ανακυκλώσιμων Αστικών Απορριμμάτων σε μία Βιώσιμη Αγορά Παραγωγής Ενέργειας από Απορρίμματα» ENERGY WASTE Ημερίδα 21/11/2014 «Ενεργειακή Αξιοποίηση Κλάσματος Μη Ανακυκλώσιμων Αστικών Απορριμμάτων σε μία Βιώσιμη Αγορά Παραγωγής Ενέργειας από Απορρίμματα» Παρουσίαση έργου ENERGY WASTE Κατασκευή

Διαβάστε περισσότερα

Η κίνηση του νερού εντός των φυτών (Soil-Plant-Atmosphere Continuum) Δημήτρης Κύρκας

Η κίνηση του νερού εντός των φυτών (Soil-Plant-Atmosphere Continuum) Δημήτρης Κύρκας Η κίνηση του νερού εντός των φυτών (Soil-Plant-Atmosphere Continuum) Δημήτρης Κύρκας Η Σεκόγια (Sequoia) «Redwood» είναι το ψηλότερο δέντρο στο κόσμο και βρίσκεται στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ 130 μέτρα ύψος

Διαβάστε περισσότερα

ΜΙΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΤΗ ΒΔΟΜΑΔΑ ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΣΤΟΧΟΙ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΩΤΗ ΕΝΟΤΗΤΑ

ΜΙΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΤΗ ΒΔΟΜΑΔΑ ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΣΤΟΧΟΙ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΠΡΩΤΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΑΝΑΛΥΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΓΡΑΦΕΙΑ ΕΠΙΘΕΩΡΗΤΩΝ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΛΕΥΚΩΣΙΑ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ 2007-2008 ΜΙΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΤΗ ΒΔΟΜΑΔΑ ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ΣΤΟΧΟΙ

Διαβάστε περισσότερα

Φίλιππος Μπρέζας & Κωνσταντίνος-Στέφανος Νίκας

Φίλιππος Μπρέζας & Κωνσταντίνος-Στέφανος Νίκας Heriot-Watt University Technological Education Institute of Piraeus Φίλιππος Μπρέζας & Κωνσταντίνος-Στέφανος Νίκας 3 Δεκεμβρίου 2011, Αθήνα Περίληψη Εισαγωγή Δημιουργία πλέγματος & μοντελοποίηση CFD Διακρίβωση

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων Ενότητα 8: Εκχύλιση, 1ΔΩ Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων και Διατροφής Του Ανθρώπου Σταύρος Π. Γιαννιώτης, Καθηγητής Μηχανικής Τροφίμων Μαθησιακοί Στόχοι Τύποι εκχύλισης

Διαβάστε περισσότερα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΟΔΗΓΙΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΥΓΡΗΣ ΕΚΧΥΛΙΣΗΣ Ελένη Παντελή, Υποψήφια Διδάκτορας Γεωργία Παππά, Δρ. Χημικός Μηχανικός

Διαβάστε περισσότερα

Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας

Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Η θερμοκρασία του εδάφους είναι ψηλότερη από την ατμοσφαιρική κατά τη χειμερινή περίοδο, χαμηλότερη κατά την καλοκαιρινή

Διαβάστε περισσότερα

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΑ Α ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΜΗ ΕΝΙΚΗΣ ΑΠΟΡΡΙΨΗΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΑ Α ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΜΗ ΕΝΙΚΗΣ ΑΠΟΡΡΙΨΗΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΑ Α ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΜΗ ΕΝΙΚΗΣ ΑΠΟΡΡΙΨΗΣ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ Πηγή: Mr.Matteo Villa HAR srl. Επιµέλεια: Κων/νος I. Νάκος SHIELCO Ltd Σελίδα 1/5 O οίκος HAR srl, Ιταλίας εξειδικεύεται στον σχεδιασµό

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΘΕΡΜΙΚΟΣ ΨΕΚΑΣΜΟΣ και ΑΝΑΓΟΜΩΣΗ

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΘΕΡΜΙΚΟΣ ΨΕΚΑΣΜΟΣ και ΑΝΑΓΟΜΩΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΘΕΡΜΙΚΟΣ ΨΕΚΑΣΜΟΣ και ΑΝΑΓΟΜΩΣΗ Εισαγωγή Εισαγωγή Η αύξηση των τιμών των παραμέτρων λειτουργίας των στοιχείων μηχανών και συσκευών (μεγάλες φορτίσεις, ταχύτητες και θερμοκρασίες)

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ (ΕΝΑΕΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΑ ΣΥΡΜΑΤΑ)

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ (ΕΝΑΕΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΑ ΣΥΡΜΑΤΑ) ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ (ΕΝΑΕΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΑ ΣΥΡΜΑΤΑ) Οι ηλεκτρικές εφαρµογές του αλουµινίου εκµεταλλεύονται πρώτιστα την πολύ καλή ηλεκτρική αγωγιµότητα (χαµηλή ειδική αντίσταση) του µετάλλου,

Διαβάστε περισσότερα

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

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

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΗΞΕΩΣ

ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΗΞΕΩΣ ΠΑΡΑΜΕΝΟΥΣΕΣ ΤΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΣΕ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ ΤΗΞΕΩΣ Τοπική θέρμανση συγκολλούμενων τεμαχίων Ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασιών, πουμεαβάλλεταιμετοχρόνο Θερμικές παραμορφώσεις στο μέταλλο προσθήκης

Διαβάστε περισσότερα

Για την παραγωγή του γίνεται ανάμειξη τηγμένης πρώτης ύλης με

Για την παραγωγή του γίνεται ανάμειξη τηγμένης πρώτης ύλης με Παρουσίαση ΑΝΔΡΕΑΣ ΑΡΝΑΟΥΤΗΣ ΣΤΕΛΙΟΣ ΘΕΟΦΑΝΟΥΣ Εκπαιδευτής ΚΕ.ΠΑ ΦΑΙΝΟΛΙΚΟΣ ΑΦΡΟΣ Ο φαινολικός αφρός γνωστός και σαν ισοκυανουρίνη είναι σκληροποιημένος αφρός ο οποίος όπως και οι πολυστερίνες ανήκει στα

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.1 ΧΥΤΕΥΣΗ. 2.2 Τύποι καλουπιών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.1 ΧΥΤΕΥΣΗ. 2.2 Τύποι καλουπιών ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ Ι 14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.1 ΧΥΤΕΥΣΗ Χύτευση καλείται η έκχυση λειωμένου μετάλλου σε τύπους (καλούπια) καταλλήλου σχήματος. Η χύτευση αν και εμφανίστηκε στους προϊστορικούς χρόνους αποτελεί και

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 15: Διαλύματα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών. Χημεία. Ενότητα 15: Διαλύματα Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Χημεία Ενότητα 15: Διαλύματα Αν. Καθηγητής Γεώργιος Μαρνέλλος e-mail: gmarnellos@uowm.gr Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΧΑΛΥΒΩΝ

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΧΑΛΥΒΩΝ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΧΑΛΥΒΩΝ ΑΝΟΠΤΗΣΗ - ΒΑΦΗ - ΕΠΑΝΑΦΟΡΑ ΓΕΝΙΚΑ Στο Σχ. 1 παρουσιάζεται µια συνολική εικόνα των θερµικών κατεργασιών που επιδέχονται οι χάλυβες και οι περιοχές θερµοκρασιών στο διάγραµµα

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 11 ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 11 ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΘΕΡΜΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΧΗ: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Υπεύθυνος: Επικ. Καθηγητής Δρ. Α. ΦΑΤΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Course: Renewable Energy Sources

Course: Renewable Energy Sources Course: Renewable Energy Sources Interdisciplinary programme of postgraduate studies Environment & Development, National Technical University of Athens C.J. Koroneos (koroneos@aix.meng.auth.gr) G. Xydis

Διαβάστε περισσότερα

4.2 Παρα γοντες που επηρεα ζουν τη θε ση χημικη ς ισορροπι ας - Αρχη Le Chatelier

4.2 Παρα γοντες που επηρεα ζουν τη θε ση χημικη ς ισορροπι ας - Αρχη Le Chatelier Χημικός Διδάκτωρ Παν. Πατρών 4.2 Παρα γοντες που επηρεα ζουν τη θε ση χημικη ς ισορροπι ας - Αρχη Le Chatelier Τι ονομάζεται θέση χημικής ισορροπίας; Από ποιους παράγοντες επηρεάζεται η θέση της χημικής

Διαβάστε περισσότερα

Επίδραση του συνδυασμού μόνωσης και υαλοπινάκων στη μεταβατική κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων

Επίδραση του συνδυασμού μόνωσης και υαλοπινάκων στη μεταβατική κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων Επίδραση του συνδυασμού μόνωσης και υαλοπινάκων στη μεταβατική κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων Χ. Τζιβανίδης, Λέκτορας Ε.Μ.Π. Φ. Γιώτη, Μηχανολόγος Μηχανικός, υπ. Διδάκτωρ Ε.Μ.Π. Κ.Α. Αντωνόπουλος, Καθηγητής

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (Ε.Ε.) 5

ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (Ε.Ε.) 5 ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (Ε.Ε.) 5 Μοντελοποίηση της ροής σε ένα πόρο μεταβλητής γεωμετρίας και σε τρισδιάστατα δίκτυα παρουσία νερού ή οργανικής φάσης Ε.Ε. 5.1. : Μοντελοποίηση της ροής σε ένα πόρο απλής και μεταβλητής

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Δρ.-Μηχ. Άγγελος Μαρκόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών

ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Δρ.-Μηχ. Άγγελος Μαρκόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Δρ.-Μηχ. Άγγελος Μαρκόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών ΚΕΡΑΜΙΚΑ - CERAMICS Ο όρος κεραμικό υποδηλώνει το υλικό που έχει αποκτήσει τις ιδιότητές του με έψηση (επεξεργασία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΑΛΛΑΚΤΕΣ ΜΠΟΪΛΕΡ ΖΕΣΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΧΡΗΣΗΣ Μέρος 1 ο.

ΕΝΑΛΛΑΚΤΕΣ ΜΠΟΪΛΕΡ ΖΕΣΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΧΡΗΣΗΣ Μέρος 1 ο. 1 ΕΝΑΛΛΑΚΤΕΣ ΜΠΟΪΛΕΡ ΖΕΣΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΧΡΗΣΗΣ Μέρος 1 ο. Οι ανάγκες του σύγχρονου ανθρώπου για ζεστό νερό χρήσης, ήταν η αρχική αιτία της επινόησης των εναλλακτών θερμότητας. Στους εναλλάκτες ένα θερμαντικό

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

Σταθµοί ηλεκτροπαραγωγής συνδυασµένου κύκλου µε ενσωµατωµένη αεριοποίηση άνθρακα (IGCC) ρ. Αντώνιος Τουρλιδάκης Καθηγητής Τµ. Μηχανολόγων Μηχανικών, Πανεπιστήµιο υτικής Μακεδονίας 1 ιαδικασίες, σχήµατα

Διαβάστε περισσότερα

Θερμοκρασία - Θερμότητα. (Θερμοκρασία / Θερμική διαστολή / Ποσότητα θερμότητας / Θερμοχωρητικότητα / Θερμιδομετρία / Αλλαγή φάσης)

Θερμοκρασία - Θερμότητα. (Θερμοκρασία / Θερμική διαστολή / Ποσότητα θερμότητας / Θερμοχωρητικότητα / Θερμιδομετρία / Αλλαγή φάσης) Θερμοκρασία - Θερμότητα (Θερμοκρασία / Θερμική διαστολή / Ποσότητα θερμότητας / Θερμοχωρητικότητα / Θερμιδομετρία / Αλλαγή φάσης) Θερμοκρασία Ποσοτικοποιεί την αντίληψή μας για το πόσο ζεστό ή κρύο είναι

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ. Είδη ενέργειας ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ

ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ. Είδη ενέργειας ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ Όλες οι χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν έκλυση ή απορρόφηση ενέργειας υπό μορφή θερμότητας. Η γνώση του ποσού θερμότητας που συνδέεται με μια χημική αντίδραση έχει και πρακτική και θεωρητική

Διαβάστε περισσότερα

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΥΤΗΣ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΥΤΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΚΑΙ ΑΕΡΟΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΑΥΤΗΣ Διευθυντής: Διονύσιος-Ελευθ. Π. Μάργαρης, Αναπλ. Καθηγητής ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΧΑΛΥΒΑ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ, ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΩΝ ΜΝΗΜΕΙΩΝ-II

Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΧΑΛΥΒΑ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ, ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΩΝ ΜΝΗΜΕΙΩΝ-II Η ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΧΑΛΥΒΑ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ, ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΩΝ ΜΝΗΜΕΙΩΝ-II Άρης Αβδελάς Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης B. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΚΑΙ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

Διαβάστε περισσότερα

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C.

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C. 4.1 Βασικές έννοιες Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C. Σχετική ατομική μάζα ή ατομικό βάρος λέγεται ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη

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

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

Συγκολλησιμότητα χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος

Συγκολλησιμότητα χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος Συγκολλησιμότητα χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος Ιωάννης Νικολάου Δρ. Μεταλλουργός Μηχανικός Ε.Μ.Π. Αναπληρωτής Διευθυντής Ποιότητας, ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΚΗ Α.Ε. τεύχος 1 ο /2010 57 ΧΑΛΥΒΕΣ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Τμήμα Μηχανικών Μηχανολογίας και Κατασκευαστικής Διάλεξη 1 MMK 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 1 1 Μεταφορά Θερμότητας - Εισαγωγή Η θερμότητα

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

ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΓΡΑΣΙΑ

ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΓΡΑΣΙΑ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΥΓΡΑΣΙΑ 1 ΜΕΓΕΘΗ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΑΠΟΛΥΤΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΤΟΥ ΑΕΡΑ, W Ως απόλυτη υγρασία του αέρα ορίζεται η ποσότητα των υδρατμών σε γραμμάρια, ηοποία περιέχεται σε 1 m 3 αέρα. Μονάδα μέτρησης

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής. Φυσική του Σκελετού

Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής. Φυσική του Σκελετού Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Φυσική του Σκελετού Τα οστά πραγματοποιούν τουλάχιστον έξι λειτουργίες στο ανθρώπινο σώμα: 1. Υποστήριξη 2. Κίνηση 3. Προστασία διαφόρων οργάνων 4. Αποθήκευση χημικών ουσιών

Διαβάστε περισσότερα

BYZANTINE BLUE ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΤΙΡΙΩΝ ΘΡΗΣΚΕΥΤΙΚΟΥ, ΙΣΤΟΡΙΚΟΥ & ΠΟΛΙΤΙΣΤΙΚΟΥ ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ

BYZANTINE BLUE ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΚΤΙΡΙΩΝ ΘΡΗΣΚΕΥΤΙΚΟΥ, ΙΣΤΟΡΙΚΟΥ & ΠΟΛΙΤΙΣΤΙΚΟΥ ΕΝΔΙΑΦΕΡΟΝΤΟΣ TD 13 C Κονίαμα δομικής ενίσχυσης ιστορικής τοιχοποιίας Περιγραφή Το TD13C είναι ένα έτοιμο κονίαμα δομικής ενίσχυσης, βασισμένο σε φυσικό υδραυλικό ασβέστη και επιλεγμένα αδρανή. Είναι ιδανικό για εργασίες

Διαβάστε περισσότερα

Μηχανική Τροφίµων. Θερµικές Ιδιότητες Τροφίµων. Η έννοια του «τροφίµου»

Μηχανική Τροφίµων. Θερµικές Ιδιότητες Τροφίµων. Η έννοια του «τροφίµου» Μηχανική Τροφίµων Θερµικές Ιδιότητες Τροφίµων Η έννοια του «τροφίµου» Στην µηχανική τροφίµων πολλές φορές χρησιµοποιούµε τον όρο τρόφιµο. Σε αντίθεση όµως µε άλλα επιστηµονικά πεδία της επιστήµης των τροφίµων,

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Εφελκυσμού. ΕργαστηριακήΆσκηση2 η

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Εφελκυσμού. ΕργαστηριακήΆσκηση2 η ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Εφελκυσμού ΕργαστηριακήΆσκηση2 η Κατηγορίες υλικών Μέταλλα Σιδηρούχαµέταλλα (ατσάλι, ανθρακούχοι, κραµατούχοι και ανοξείγωτοιχάλυβες, κ.α. Πολυµερικά υλικά Πλαστικά Ελαστοµερή Μη

Διαβάστε περισσότερα

Η χρήση ατμού είναι ευρέως διαδεδομένη σχεδόν σε όλη την βιομηχανία. Ο ατμός

Η χρήση ατμού είναι ευρέως διαδεδομένη σχεδόν σε όλη την βιομηχανία. Ο ατμός Η χρήση ατμού είναι ευρέως διαδεδομένη σχεδόν σε όλη την βιομηχανία. Ο ατμός μεταφέρει μεγάλη ποσότητα ενέργειας με την μορφή θερμότητας και χρησιμοποιείται στην παραγωγική διαδικασία για την επιτάχυνση

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 9. Προσδιορισμός του συντελεστή εσωτερικής

Άσκηση 9. Προσδιορισμός του συντελεστή εσωτερικής 1.Σκοπός Άσκηση 9 Προσδιορισμός του συντελεστή εσωτερικής τριβής υγρών Σκοπός της άσκησης είναι ο πειραματικός προσδιορισμός του συντελεστή εσωτερικής τριβής (ιξώδες) ενός υγρού. Βασικές θεωρητικές γνώσεις.1

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΞΥΛΟΥ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΞΥΛΟΥ

ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΞΥΛΟΥ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΞΥΛΟΥ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΞΥΛΟΥ ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΞΥΛΟΥ ρ. Γεώργιος Μαντάνης Εργαστήριο Επιστήµης Ξύλου Τµήµα Σχεδιασµού & Τεχνολογίας Ξύλου - Επίπλου ΙΑΣΤΟΛΗ - ΣΥΣΤΟΛΗ Όταν θερµαίνεται το ξύλο αυξάνονται

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΥΣΙΩΝ.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΑΘΑΡΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. 2.1 Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΚΑΘΑΡΗΣ ΟΥΣΙΑΣ. Μια ουσία της οποίας η χημική σύσταση παραμένει σταθερή σε όλη της την έκταση ονομάζεται καθαρή ουσία. Δεν είναι υποχρεωτικό να

Διαβάστε περισσότερα

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά

Ε ΑΦΟΣ. Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά Ε ΑΦΟΣ Έδαφος: ανόργανα οργανικά συστατικά ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 Έδαφος Το έδαφος σχηµατίζεται από τα προϊόντα της αποσάθρωσης των πετρωµάτων του υποβάθρου (µητρικό πέτρωµα) ή των πετρωµάτων τω γειτονικών

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΜΕΡΟΣ Α : ΣΙ ΗΡΟΥΧΑ ΚΡΑΜΑΤΑ

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΜΕΡΟΣ Α : ΣΙ ΗΡΟΥΧΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΓΕΝΙΚΑ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΡΑΜΑΤΑ ΜΕΡΟΣ Α : ΣΙ ΗΡΟΥΧΑ ΚΡΑΜΑΤΑ B. ΧYΤΟΣΙ ΗΡΟΙ Είναι κράµατα Fe-C-Si. Η µικροδοµή και οι ιδιότητές τους καθορίζονται από τις π(c), π(si) και τους ρυθµούς απόψυξης. Οι χυτοσίδηροι

Διαβάστε περισσότερα

Μέτρηση ιξώδους λιπαντικών

Μέτρηση ιξώδους λιπαντικών 5 η Εργαστηριακή Άσκηση Μέτρηση ιξώδους λιπαντικών Εργαστήριο Τριβολογίας Μάιος 2011 Αθανάσιος Μουρλάς Η λίπανση Ως λίπανση ορίζεται η παρεμβολή μεταξύ των δύο στοιχείων του τριβοσυστήματος τρίτου κατάλληλου

Διαβάστε περισσότερα

Ίνες υάλου για δομητικές συνδέσεις και αγκυρώσεις των ινωπλισμένων πολυμερών (ΙΩΠ)

Ίνες υάλου για δομητικές συνδέσεις και αγκυρώσεις των ινωπλισμένων πολυμερών (ΙΩΠ) Φύλλο Ιδιοτήτων Προϊόντος Έκδοση 16/02/2012 Κωδικός: 2012.08.03.020 SikaWrap Anchor G SikaWrap Anchor G Ίνες υάλου για δομητικές συνδέσεις και αγκυρώσεις των ινωπλισμένων πολυμερών (ΙΩΠ) Περιγραφή Προϊόντος

Διαβάστε περισσότερα

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΙΟΥΝΙΟΥ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΙΟΥΝΙΟΥ ΔΕ 8/6 Μαθηματικά ΙΙ /ΑΒΓΔΕ Πειραματική Αντοχή Υλικών /Γ Σελίδα 1 από 5 Διάβρωση και προστασία υλικών /A Προγραμματισμός και Έλεγχος Παραγωγής /Γ Καύση /BΓ Μελέτη και σχεδιασμός οχημάτων /ΔΕ ΤΡ 9/6 Στοιχεία

Διαβάστε περισσότερα