ΜΕΛΕΤΗ ΔΟΜΗΣ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΝΑΝΟΫΒΡΙΔΙΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΟΥΣ/ΠΟΛΥΣΤΡΩΜΑΤΙΚΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥΧΩΝ ΠΗΛΩΝ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΛΕΤΗ ΔΟΜΗΣ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΝΑΝΟΫΒΡΙΔΙΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΟΥΣ/ΠΟΛΥΣΤΡΩΜΑΤΙΚΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥΧΩΝ ΠΗΛΩΝ"

Ζένα Μητσοτάκης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΜΕΛΕΤΗ ΔΟΜΗΣ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΝΑΝΟΫΒΡΙΔΙΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΟΥΣ/ΠΟΛΥΣΤΡΩΜΑΤΙΚΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥΧΩΝ ΠΗΛΩΝ Σ. Φωτιάδου 1,2, Κ. Χρυσοπούλου 3, Σ. Χ. Αναστασιάδης 1,3, Κ. Ανδρικόπουλος 4, Δ. Χριστόφιλος 4, Γ. Α. Κουρούκλης 4 και Β.Frick 5 1 Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη 2 Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών, Εθνικό Κέντρο Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης, 6 ο χλμ Χαριλάου Θέρμης, Τ.Θ , Θέρμη, Θεσσαλονίκη 3 Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Laser, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας, Τ.Θ. 1527, Ηράκλειο Κρήτης 4 Γενικό Τμήμα Πολυτεχνικής Σχολής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Θεσσαλονίκη 5 Institute Laue Langenvin, 6 rue Jules Horowitz, F38042, Grenoble, France ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ανάμειξη πολυμερών με πολυστρωματικούς πυριτιούχους πηλούς, οδηγεί στο σχηματισμό νανοσύνθετων υλικών οργανικού/ανοργάνου με βελτιωμένες ιδιότητες και μεγάλη τεχνολογική σημασία. Ανάλογα με τις αλληλεπιδράσεις των πολυμερικών αλυσίδων με το ανόργανο υλικό, είναι δυνατόν να προκύψουν τρεις διαφορετικές νανοδομές: η φασικά διαχωρισμένη, η δομή παρεμβολής στην οποία οι πολυμερικές αλυσίδες παρεμβάλλονται ανάμεσα στα στρώματα του πηλού σχηματίζοντας πολυμερικά υμένια πάχους -2.5nm και η διεσπαρμένη δομή [1]. Οι δομές παρεμβολής παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, διότι προσφέρουν τη δυνατότητα μελέτης της επίδρασης του ισχυρού περιορισμού στη μορφολογία και στη δυναμική των πολυμερικών αλυσίδων, χρησιμοποιώντας συμβατικές αναλυτικές τεχνικές σε μακροσκοπικά δείγματα [2]. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της δομής και της δυναμικής νανοϋβριδίων που αποτελούνται από υδρόφιλα πολυμερή κια αντίστοιχα υδρόφιλους πολυστρωματικούς πυριτιούχους πηλούς. Τα συστήματα που μελετήθηκαν εμφανίζουν δομή παρεμβολής με διαστρωματική απόσταση ανεξάρτητη της συγκέντρωσης. Ο αυστηρός χωρικός περιορισμός (confinement) έχει σημαντικότατη επίδραση τόσο στη δομή όσο και στη δυναμική των πολυμερικών αλυσίδων. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Το ανόργανο υλικό που χρησιμοποιήθηκε είναι ο φυσικός μοντμοριλλονίτης νατρίου (Na + - MMT) ο οποίος αναμείχθηκε με ένα άμορφο πολυμερές τον πολυ(μεθακρυλικό εστέρα της εξα(αιθυλενογλυκόλης)), PHEGMA, (M n =6100,Τ g =-60 C) και ένα κρυσταλλικό πολυμερές, το πολυαιθυλενοξείδιο, PEΟ, (M n =100000, Τ g =-67 C, T m =65 C). Η συγκέντρωση του πολυμερούς μεταβαλλόταν από 0-100% και η παρασκευή έγινε με ανάμειξη είτε από διαλύμα είτε από τήγμα. Χρησιμοποιήθηκε Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD) για να διαπιστωθεί το είδος της δομής και να προσδιοριστεί η διαστρωματική απόσταση, Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC) για να μελετηθούν οι θερμικές μεταβάσεις τόσο του καθαρού πολυμερούς όσο και των σύνθετων υλικών και Φασματοσκοπία Raman (RS) για τον προσδιορισμό της μορφολογίας του πολυμερούς. Για τη μελέτη της δυναμικής πραγματοποιήθηκαν πειράματα οιωνεί ελαστικής σκέδασης νετρονίων (QENS). ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Aπό τις μετρήσεις XRD φαίνεται ότι για τα υβρίδια που περιέχουν PEO, η ανάμειξη οδηγεί σε συστήματα με δομή παρεμβολής ανεξάρτητα από τη μέθοδο παρασκευής. Στα υβρίδια με συγκεντρώσεις πολυμερούς φ<30%κ.β., οι αλυσίδες σχηματίζουν μονοστιβάδες ή διπλοστιβάδες. Στις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις, για φ>30%κ.β., παρατηρείται σχηματισμός αποκλειστικά διπλοστιβάδων και μόνο στις πολύ μεγάλες συγκεντρώσεις, η περίσσεια του πολυμερούς που βρίσκεται έξω από τις γαλαρίες είναι 90

2 δυνατόν να κρυσταλλωθεί. Πράγματι, μετρήσεις DSC, σε συνδυασμό με μετρήσεις RS (Σχήμα 1), αποκαλύπτουν ότι το παρεμβαλλόμενο PEO βρίσκεται σε άμορφη κατάσταση και μόνο όταν η συγκέντρωση του πολυμερούς γίνει μεγαλύτερη από 70% κ.β., το PEO που μένει έξω από τις πλέον γεμάτες γαλαρίες κρυσταλλώνεται [3]. νανοϋβρίδιο με σύσταση 30% PHEGMA/70% Na + -MMT για διάφορα διανύσματα σκέδασης. 1 =0,24A -1 2 =0,38A -1 3 =0,60A -1 4 =0,82A -1 5 =1,01A -1 6 =1,20A -1 7 =1,38A -1 8 =1,53A -1 9 =1,67A =1,78A =1,88A -1 T g =211K Na + -MMT PHEGMA Relative Intensity PEO melt (75 o C) 30% PEO - 70% Na + -MMT 95% PEO - 5% Na + -MMT PEO - crystal Raman Shift [cm -1 ] 30% PHEGMA/ 70% Na + -MMT Temperature (K) Σχήμα 3. Ελαστικά σκεδαζόμενη ένταση για το ανόργανο υλικό, το καθαρό PHEGMA και το σύνθετο PHEGMA/MMT Σχήμα 1. Διάγραμμα RS για το PEO και σύνθετα υλικα με δύο διαφορετικές συστάσεις. Για τα νανοσύνθετα υλικά PHEGMA/Na + - MMT διαφορετικών συστάσεων που παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο της ανάμειξης από διάλυμα, μετρήσεις XRD δείχνουν ότι η διαστρωματική απόσταση του υλικού αυξάνει όσο αυξάνει η συγκέντρωση του πολυμερούς. Intensity (a.u.) 10 9 d=18a % 30% % % d=11a 5% 10 2 SOLUTION 0% after annealing at 95 o C for 2days θ ( o ) PHEGMA content 100% Σχήμα 2. Διάγραμμα XRD για τα δείγματα PHEGMA/Na + -MMT μετά από θέρμανση στους 95 ο C για 2ημέρες. Παρ όλα αυτά, μετά από θερμική ανόπτηση των δειγμάτων στους 95 ο C για 2ημέρες, όλα τα δείγματα αποκτούν κοινή διαστρωματική απόσταση, ανεξάρτητα από τη σύστασή τους και συγκεκριμένα ίδια με την τιμή που προκύπτει από τη μέθοδο της ανάμειξης μέσω τήγματος (Σχήμα 2). Η δυναμική των περιορισμένων αλυσίδων στα νανοϋβρίδια μελετήθηκε με QENS [4]. Στο Σχήμα 3 φαίνεται η θερμοκρασιακή εξάρτηση της ελαστικά σκεδαζόμενης έντασης για το ανόργανο υλικό, το πολυμερές και το σύνθετο 90% 70% Στο ανόργανο υλικό εμφανίζεται μια πτώση της έντασης που οφείλεται στην κίνηση των μορίων νερού που βρίσκονται στον ενδοστρωματικό χώρο του υδρόφιλου Νa + - MMT. Το PHEGMA εμφανίζει μια πτώση της έντασης σε θερμοκρασίες T>T g, που οφείλεται στην τοπικής κλιμακας κίνηση του πολυμερούς. Η αντίστοιχη κίνηση στην περίπτωση του υβριδίου ξεκινά από θερμοκρασίες χαμηλότερες από το T g του πολυμερούς και συνεχίζει και σε θερμοκρασίες στις οποίες η κίνηση του καθαρού πολυμερούς έχει γίνει πολύ γρήγορη και ξεφεύγει από τα όρια της τεχνικής. Στα νανοϋβρίδια του PEO, η δυναμική του περιορισμένου και του καθαρού πολυμερούς διαφοροποιείται γύρω από τη θερμοκρασία τήξης (T m ). Στη θερμοκρασία αυτή η δυναμική του PEO εμφανίζει μια απότομη επιτάχυνση, ενώ η αντίστοιχη του περιορισμένου πολυμερούς συνεχίζει να εμφανίζει ασθενή θερμοκρασιακή εξάρτηση. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Giannelis, E. P. Adv. Mater. 1996, 8, Chrissopoulou K., Anastasiadis S.H., Giannelis E. P., Frick B., J.Chem.Phys 127, in press (2007) 3. Fotiadou, S., Andrikopoulos, K., Chrissopoulou, K., Anastasiadis, S. H., in preparation (2007). 4. Fotiadou S., Chrissopoulou K., Anastasiadis S. H, Frick, B. in preparation (2007). Μέρος της εργασίας επιχορηγήθηκε από την Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (Πρόγραμμα ΠΑΒΕΤ 05PAB96, Πρόγραμμα ΠΕΝΕΔ 03ΕΔ581) και την Ευρωπαϊκή Ένωση (Πρόγραμμα STREP NMP3-CT ). 91

3 ΝΑΝΟΫΒΡΙΔΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΜΕ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΕΣ ΦΩΤΟΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ: ΕΝΘΕΣΗ ΤΗΣ ΠΥΡΕΝΟΜΕΘΥΛΑΜΙΝΗΣ ΣΕ ΦΥΛΛΟΜΟΡΦΟΥΣ ΑΡΓΙΛΟΥΣ Α. Ενωτιάδης, Θ. Τσούφης, Δ. Γουρνής, Γ. Μούσδης ΜΕΛΕΤΗ ΔΟΜΗΣ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΝΑΝΟΫΒΡΙΔΙΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΟΥΣ/ΠΟΛΥΣΤΡΩΜΑΤΙΚΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥΧΩΝ ΠΗΛΩΝ Σ. Φωτιάδου, Κ. Χρυσοπούλου, Σ.Χ. Αναστασιάδης, Κ. Ανδρικόπουλος, Δ. Χριστόφιλος, Γ.Α. Κουρούκλης, B. Frick ΟΡΓΑΝΟΦΙΛΟΙ ΑΡΓΙΛΟΙ ΩΣ ΡΟΦΗΤΕΣ ΒΑΡΕΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΑΠΟ ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ Π. Στάθη, Κ. Λίτινα, Δ. Γουρνής, Ι. Δεληγιαννάκης ΜΟΡΙΑΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΡΟΦΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ ΑΕΡΙΩΝ ΣΕ ΕΝΥΔΡΟΥΣ ΚΑΙ ΑΝΥΔΡΟΥΣ ΖΕΟΛΙΘΟΥΣ Π. Κροκιδάς, Ε.Δ. Σκούρας, Β. Νικολάκης, Β.Ν. Μπουργανός ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΝΕΩΝ ΡΟΦΗΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ CO 2 ΓΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΕ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΥΨΗΛΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΩΝ Χ.Σ. Μαρταβαλτζή, Α.Α. Λεμονίδου ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΣΕ ΠΟΡΩΔΗ ΥΛΙΚΑ: Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΩΝ ΥΔΡΙΤΩΝ Ν.Ι. Παπαδημητρίου, Ι.Ν. Τσιμπανογιάννης, Α.Θ. Παπαϊωάννου, Α.Κ. Στούμπος 98 ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΡΟΦΗΣΗΣ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΣΕ ΑΠΟΜΟΝΩΜΕΝΟΥΣ ΝΑΝΟ- ΣΩΛΗΝΕΣ ΚΑΙ ΝΑΝΟ-ΚΩΝΟΥΣ ΑΝΘΡΑΚΑ Α. Γκότζιας, Θ. Στεριώτης, Μ. Καινουργιάκης 100 DESIGNING NANOPOROUS MATERIALS FOR HYDROGEN STORAGE G.E. Froudakis 102 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΤΗΝ ΑΝΟΔΟ ΚΥΨΕΛΙΔΑΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Ε. Βακουφτσή, Γ. Μαρνέλλος, Κ. Αθανασίου, Φ. Κουτελιέρης ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΦΥΤΟΦΑΡΜΑΚΩΝ ΣΕ ΥΠΟΓΕΙΑ ΥΔΑΤΑ ΑΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ ΡΟΗΣ ΣΕ ΣΤΗΛΕΣ ΕΔΑΦΩΝ Ζ. Μάγγα, Δ.Ν. Τζοβόλου, Χ.Δ. Τσακίρογλου, Μ.Α. Θεοδωροπούλου, Θ. Νταλκαράνη, Κ. Πίκιος ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΓΕΝΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ ΠΡΟΕΡΧΟΜΕΝΩΝ ΑΠΟ ΤΟΝ ΘΑΛΑΣΣΙΟ ΚΟΛΠΟ ΤΗΣ ΚΑΒΑΛΑΣ Ε.Π. Φάββας, Α.Α. Σαπαλίδης, Κ.Λ. Στεφανόπουλος, Γ.Ε. Ρωμανός, Α.Χ Μητρόπουλος, Ε.Κ. Καργιώτης ΕΞΥΓΙΑΝΣΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΤΗΣ ΛΙΜΝΗΣ ΚΟΡΩΝΕΙΑΣ ΜΕ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΦΥΣΙΚΟ ΖΕΟΛΙΘΟ ΤΩΝ ΠΕΤΡΩΤΩΝ ΕΒΡΟΥ Α. Φιλιππίδης, Ν. Αποστολίδης, Σ. Φιλιππίδης, Ι. Παραγιός ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΤΟΥ ΧΡΩΜΑΤΟΣ REMAZOL RED 239 ΑΠΟ ΥΔΑΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ ΣΕ ΜΕΣΟΠΟΡΩΔΕΙΣ ΑΝΘΡΑΚΕΣ Δ. Ασουχίδου, Κ. Τριανταφυλλίδης, Ν. Λαζαρίδης, Κ. Μάτης, S. Kim, T. Pinnavaia ΝΕΑ ΠΟΡΩΔΗ ΒΑΝΑΔΟ-ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΣΤΕΡΕΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΙΜΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΟΔΡΑΣΤΙΚΑ ΜΟΡΙΑ Β.Δ. Μπίνας, Κ.Σ. Τριανταφυλλίδης, Π.Ν. Τρικαλίτης ΣΥΝΘΕΣΗ, ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΠΛΟΥ ΥΔΡΟΞΕΙΔΙΟΥ ΦΥΛΛΟΜΟΡΦΗΣ ΔΟΜΗΣ ΤΥΠΟΥ ΥΔΡΟΤΑΛΚΙΤΗ Α. Παπανδρέου, Β. Κομβόκης, Κ. Τριανταφυλλίδης, Β.Ν. Σταθόπουλος iv

4 3 ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΜΠΟΣΙΟ ΠΟΡΩΔΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΒΙΒΛΙΟ ΠΕΡΙΛΗΨΕΩΝ ΕΘΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΕΡΕΥΝΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, 1-2 ΝΟΕΜΒΡΙΟΥ 2007 Ινστιτούτο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών ΕΚΕΤΑ Συνδιοργάνωση: Τμήμα Χημείας ΑΠΘ

Σχετικά έγγραφα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ. Πέµπτη, 1 Νοεµβρίου 2007. Απογευµατινή Συνεδρίαση. Πρωινή Συνεδρίαση. Προεδρείο: Φ. Ποµώνης,. Πετρίδης. Προεδρείο: Κ. Μάτης, Μ.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ. Πέµπτη, 1 Νοεµβρίου 2007. Απογευµατινή Συνεδρίαση. Πρωινή Συνεδρίαση. Προεδρείο: Φ. Ποµώνης,. Πετρίδης. Προεδρείο: Κ. Μάτης, Μ. ο 3 Πανελλήνιο Συµπόσιο Πορωδών Υλικών 8:30-9:00 Εγγραφές 9:00-9:15 Έναρξη - Χαιρετισµοί Πρωινή Συνεδρίαση ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ Πέµπτη, 1 Νοεµβρίου 2007 Προεδρείο: Φ. Ποµώνης,. Πετρίδης 9:15-10:00 Προσκεκληµένη Οµιλία: