STRUKTURE NANO-MREŽ V POLIETILENSKIH KOMPOZITIH Z ENO-STENSKIMI OGLJIKOVIMI NANO-CEVKAMI IN NJIHOV VPLIV NA REOLOŠKE, TERMIČNE IN MEHANSKE LASTNOSTI

V sodelovanju z Univerzo v Ljubljani, s Fakulteto za strojništvo (Center za eksperimentalno mehaniko), z Institutom Jožef Stefan in Kemijskim inštitutom smo konec meseca maja 2020 objavili članek v prestižni reviji Composites Part A: Applied science and manufacturing (IF 6.282). V raziskavi je kot predstavnik Fakultete za tehnologijo polimerov sodeloval naš prodekan za znanstveno-raziskovalno delo, izr. prof. dr. Miroslav Huskić.

Vsebina raziskave: 

V raziskavi smo z uporabo plazemskega jedkanja in elektronske mikroskopije proučevali temeljne mehanizme vzpostavitve omrežja ogljikovih nano-cevk (CNT) v delno-kristaliničnih polimerih ter njegov makroskopski vpliv, ki smo ga določili preko fizikalnih lastnosti (reološke, termične, mehanske). Glede na rezultate, se omrežje vzpostavi pri kritični koncentraciji, t.j. φ_crit ≈ 0,3 %. Pod kritično koncentracijo (v razredčenem režimu), te entitete prosto rotirajo okoli težišča ter v večini delujejo samo na matrični material. Nad kritično koncentracijo (v pol-razredčenem režimu) pa snopi vzpostavijo naključno povezano omrežje. V tem območju je gibanje tovrstnih delcev močno okrnjeno s sosednjimi entitetami. Vzpostavljena super-struktura, ki sega od nano- do makro-nivoja izkazuje interakcije dolgega dosega ter fundamentalno spremeni vedenje in končne lastnosti nano-kompozita. Poleg naključnega omrežja snopi tvorijo tudi “urejene” nano-mrežne strukture v polimernem materialu, ki so posledica dveh mehanizmov: i.) urejanja snopov v smeri toka taline, ki tvorijo hrbtenico omrežja ter ii.) kristalizacije v obliki “šiš-kebabov”, ki tvori njen raster. Čeprav vzpostavljena super-struktura, ki sega od nano- do makro-nivoja močno izboljša ojačitvene lastnosti kompozita, hkrati tudi zmanjšuje njen ojačitveni potencial, saj omeji oziroma upočasni (topološko/geometrijsko ovira) nadaljnjo rast kristalov v nano-kompozitih.