پديد آورنده :
احسان دوست، حسن
عنوان :
مطالعه تجربي نانوكامپوزيت هاي پليمري قابل كشسان رسانا بر پايه ترموپلاستيك پلي يورتان و گرافيت براي ساخت سنسورهاي كرنشي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
ساخت و توليد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 60 ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمود فرزين
استاد مشاور :
مهدي كاروان
توصيفگر ها :
پليمر قابل كشسان , گرافيت , مقاومت الكتريكي , نانوكامپوزيت رسانا , سنسور كرنش و ضريب حساسيت كرنشي
استاد داور :
پيمان مصدق، طيبه بهزاد
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/04/09
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/04/09
چكيده فارسي :
1 چكيده پليمرها داراي خواص فيزيكي و مكانيكي خوبي هستند ولي نسبت به فلزات اين خواص بسيار پايين است و اغلب آنها عايق الكتريكي هستند يكي از راههاي رفع محدوديت خواص مكانيكي و الكتريكي پايين پليمرها طراحي و ساخت نانو كامپوزيت هايي با تركيب انواع مختلفي از افزودنيهاي پايه كربن در مقياس نانو به پليمرها است از جمله كاربردهاي اين نانوكامپوزيتها ميتوان به ساخت سنسورهاي كرنشي صفحات محافظ تداخل امواج الكترومغناطيس صفحات ضد الكتريسيته ساكن وساخت نمايشگرها و المپهاي انعطاف پذيراشاره نمود در اين پژوهش از ترموپالستيك پلي يورتان به عنوان پليمر پايه و گرافيت به عنوان تقويت كننده براي ساخت نانوكامپوزيت قابل كشسان رسانا استفاده شد براي ساخت نمونههاي نانوكامپوزيتي رسانا دو روش اختالط مذاب و اختالط حالل و در درصد وزنيهاي 4 6 8 و 01 انتخاب شد براي بررسي خواص الكتريكي ساختاري و مكانيكي اين نانوكامپوزيت آزمونهاي مختلفي بر روي نمونهها انجام گرديد نتايج آزمون هدايت الكتريكي نشان ميدهد كه روش اختالط حالل روش مناسبتري براي ساخت اين نانوكامپوزيت رسانا است و اين روش رسانايي الكتريكي بسيار باالتري نسبت به روش اختالط مذاب فراهم نمود و به عنوان روش اصلي ساخت نمونههاي نانوكامپوزيتي انتخاب شد آستانه رسانايي اين نانوكامپوزيت در درصد وزني 4 حاصل شده و به مقاومت الكتريكي 212 كيلو اهم و رسانايي 9 10 4 s m رسيدهايم با افزايش درصد وزني گرافيت شاهد افزايش رسانايي و كاهش مقاومت الكتريكي هستيم به طوري كه در درصد وزني 6 به مقاومت الكتريكي 94 كيلو اهم و رسانايي 4 10 3 s m در درصد وزني 8 به مقاومت الكتريكي72 كيلو اهم و رسانايي 7 10 3 s m و در درصد وزني 01 به مقاومت الكتريكي 7 3 كيلو اهم و رسانايي 5 10 2 s m رسيديم نمودار تنش كرنش اين نانوكامپوزيت بيانگر اين مطلب است كه درصد ازدياد طول نانوكامپوزيت با 01 درصد وزني گرافيت نسبت به پليمر خالص از 017 به 006 درصد رسيدهاست نمودار تغييرات مقاومت الكتريكي به كرنش نشان دهنده ميزان كرنش پذيري همراه با حفظ خواص رسانايي و ميزان حساسيت كرنشي اين نانوكامپوزيت است با افزايش درصد وزني گرافيت از 4 تا 01 شاهد افزايش كرنش پذيري همراه با حفظ رسانايي اين نانوكامپوزيت هستيم به طوري كه ميزان كرنش پذيري همراه با حفظ رسانايي از 61 در نمونه 4 وزني به 72 در نمونه 6 وزني و 63 در نمونه 8 وزني و 27 در نمونه 01 وزني رسيده است نمونههاي نانوكامپوزيت با 4 6 8 و 01 وزني گرافيت به ترتيب داراي ضريب حساسيت كرنشي گيج فاكتور 38 51 53 و 23 در محدودهي كرنش 0 تا 5 هستندكه در اين ميان نمونه 4 وزني داراي بيشترين ضريب حساسيت كرنشي است كه رنج بااليي در سنسورهاي كرنشي مقاومتي محسوب ميشود كلمات كليدي پليمر قابل كشسان گرافيت مقاومت الكتريكي رسانايي نانوكامپوزيت رسانا سنسور كرنش و ضريب حساسيت كرنشي
چكيده انگليسي :
Experimental study of conductive stretchable polymer nanocomposites based on thermoplastic polyurethane and graphite to fabricate strain sensors Hasan Ehsandoost Hp invention@yahoo com 25 Jan 2020 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor M Farzin farzin@cc iut ac irAbstractPolymers have good physical and mechanical properties but these properties are very low compared to metalsand most of them are electrically insulated One way to limit the low mechanical and electrical properties ofpolymers is to design and fabricate nanocomposites by combination different types of carbon based nanoscaleadditives to polymers Applications of these nanocomposites include the fabrication of strain sensors electromagnetic interference shields static anti electricity plates and the fabrication of flexible displays andlamps In this study thermoplastic polyurethane as base polymer and graphite as reinforcer were used to makeconductive elastic nanocomposites For fabrication of conductive nanocomposite samples two methods ofmelt mixing and solvent mixing were selected in the weight percentages of 4 6 8 and 10 To investigate theelectrical structural and mechanical properties of this nanocomposite various tests were performed on thesamples Results of the electrical conductivity test show that the solvent mixing method is a more suitablemethod for making this conductive nanocomposite and it provided much higher electrical conductivity thanthe melt mixing method and was chosen as the main method of fabricating nanocomposite samples Theconductivity threshold of this nanocomposite was obtained at 4 wt and reached an electrical resistance of212 k and a conductivity of 9 10 4 S M With increasing the graphite weight percent we see an increase inconductivity and a decrease in electrical resistance such that at 6 wt to electrical resistance of 49 k andconductivity of 4 10 3 S M at 8 wt to electrical resistance of 27 k and conductivity of 7 10 3 S M and at10 wt electrical resistances of 3 7 k and conductivity of 5 10 2 S M The stress strain diagram of thisnanocomposite indicates that the percentage of nanocomposite elongation with 10 by weight of graphitecompared to pure polymer has decreased from 710 to 600 Graph of changes in electrical resistance tostrain shows the strain rate along with maintaining the conductivity properties and the strain sensitivity of thisnanocomposite Increasing the weight percent of graphite from 4 to 10 shows an increase in the strainabilityalong with the conductivity of the nanocomposite so that the strainability along the conductivity of thenanocomposite increases from 16 in the sample of 4 wt to 27 in the sample of 6 wt to 36 In thesample of 8 and 72 in the sample of 10 Nanocomposite samples with 4 6 8 and 10 by weightof graphite have strain factor coefficients gage factor of 83 35 15 and 32 in the strain range of 0 to 5 respectively in the meantime the 4 weight sample has the highest gage factor which is a high range inresistive strain sensors Key WordsElastic Polymer Graphite Electrical Resistance Conductivity Conductive Nanocomposite StrainSensor and Strain Sensitivity
استاد راهنما :
محمود فرزين
استاد مشاور :
مهدي كاروان
استاد داور :
پيمان مصدق، طيبه بهزاد
