تحضير ودراسة متراكبات بوليمرية مدعمة من نوع PMMA/Graphene وPMMA/ZnO النانوية == Preparation and Studying of Polymeric Reinforced Composites Type PMMA/Graphene and PMMA/ZnO Nanoparticles
Author name:
مصطفى عبد الكريم جهاد الاوجي
Supervisor name:
تغريد مسلم مريوش الساعدي
General topic:
Physics
Specific topic:
Nuclear and Environmental Physics
Degree:
Master
University:
University of Baghdad - Ibn Al-Haytham College Of Education For Pure Sciences - Physics Department
Language:
Arabic
University location:
Baghdad
First pages:
26T1940 - p.pdf
Abstract:
تم تحضير مساحيق نانوية بطريقة هامر وطريقة الصول - جل , اذ تم تحضير رقائق الكرافين باختزال اوكسيد الكرافين المحضر بطريقة هامر باستعمال مسحوق وقضبان الكرافيت , بينما حضر اوكسيد الزنك النانوي بطريقة الصول - جل . كما تم تحضير متراكبات بوليمرية نانوية بهياة اغشية سميكة بسمك نحو (0.206mm) وبهياة (Bulk) بطريقة الخلط والصب اليدوي (Hand lay - up) باستعمال راتنج بولي ميثيل ميثاكرليت (PMMA) كمادة اساس ورقائق الكرافين او اوكسيد الزنك كمادة تدعيم وبنسب وزنية (0.1,0.3,0.5,1,2)% .تم اجراء الفحوص التشخيصية للمساحيق النانوية والاغشية النقية والمدعمة باستخدام تقنيات (XRD,SEM,EDX,DLS) . اظهرت نتائج قياسات حيود الاشعة السينية ان جميع المساحيق النانوية المحضرة ذات تركيب بلوري متعدد التبلور ومن النوع السداسي , واظهرت انماط حيود الاشعة السينية ذروتين بالنسبة لاوكسيد ورقائق الكرافين بالمدى الزاوي (5 - 70)ᵒ للسطح (001) لاوكسيد الكرافين و(002) , (100) لرقائق الكرافين , بينما اوكسيد الزنك اذ ظهرت له ثمان ذروات عند المدى الزاوي (20 - 80)ᵒ للسطوح الثلاثة الاكثر شدة هي (100),(002),(101), كما اظهرت نتائج الحيود ان للاغشية النقية والمدعمة هيمنة الاتجاه (002) بالنسبة للاغشية المدعمة برقائق الكرافين ، بينما يهيمن الاتجاه (100) بالنسبة لاغشية المدعمة باوكسيد الزنك النانوي , كما اظهرت حسابات الحجم الحبيبي ان هناك تناقصا واضحا بزيادة نسب التدعيم .اوضحت نتائج فحوصات (DLS) ان الحجم الحبيبي لرقائق الكرافين كان بحدود 200nm , بينما كان الحجم لاوكسيد الكرافين 20nm واوكسيد الزنك بحدود 15.8nm , اما صور (SEM) فقد اظهرت اوكسيد الكرافين بشكل تكتل زغبي بينما الكرافين بشكل رقائق او صفائح اما اوكسيد الزنك بشكل شبه كروي وقضبان نانوية ذات اطوال مختلفة . اما بالنسبة لفحص (EDX) فقد ظهرت قمة عالية للكاربون عند (1.8 KeV) لمسحوق الكرافين واوكسيد الكرافين كما ظهرت قمة للاوكسجين (0.53KeV) تعود لاوكسيد الكرافين , اما اوكسيد الزنك فقد اظهر قمة عالية عند (1.1KeV) تعود للزنك وقمة عند (0.53KeV) تعود للاوكسجين .كما تضمن البحث دراسة الخواص البصرية للاغشية المحضرة منها قيمة فجوة الطاقة البصرية للانتقالات الالكترونية المباشرة المسموحة , وكذلك تم حساب معامل الامتصاص والانعكاسية ودراستها من خلال طيفي الامتصاصية والنفاذية ضمن مدى الاطوال الموجية (300 - 1100)nm , واظهرت النتائج ان قيم فجوة الطاقة البصرية تقل مع زيادة نسب التدعيم بالنسبة للكرافين واوكسيد الزنك ZnO.شملت نتائج القياسات البصرية ايضا حساب الثوابت البصرية المتمثلة (معامل الانكسار , ومعامل الخمود , وثابت العزل الكهربائي بجزايه الحقيقي والخيالي ) , ووجد ان هناك زيادة في قيم معامل الخمود ومعامل الانكسار بزيادة نسبة التدعيم .كما تم دراسة الخواص الحرارية والميكانيكية للمتراكب البوليمري المدعم بالمواد النانوية , ولوحظ ان الصلادة ودرجة الانتقال الزجاجي تزدادان بزيادة نسبة التدعيم . | In this study , nanopowders prepared by using Hummer's and Sol - Gel methods , Graphene was prepared by Hummer's method using graphite powder and rods graphite , while zinc oxide was prepared using Sol - Gel method. Nanocomposites were prepared in form of thick films with thickness (0.206)mm and (Bulk) by blend and (Hand lay - up) methods using resin (PMMA) as a matrix and graphene flakes or zinc oxide as reinforced materials . The nanopowders , pure and reinforced films were characterized by using the techniques (XRD,SEM,EDX,DLS) , the results of XRD exhibit in the angular range (5 - 70)ᵒ grahene oxide with surface (001) while graphene flakes have two peaks in (002) and (100) , zinc oxide in angular range (20 - 80)ᵒ exhibits eight peaks with three high intensity surfaces (101) , (002) and (100). While XRD results showed the pure and reinforced films with dominance of (002) surface in films reinforced by flakes and dominance of (100) surface in films reinforced by nano zinc oxide . DLS test showed that the particles size of graphene flakes is in the range 200nm and graphne oxide is in 20nm while zinc oxide is 15.8nm . SEM images showed graphen oxide has the form of agglomerated and graphene like flakes or plates while ZnO has semispherical and nanorods form with different lengths. EDX test showed that all powders have strong peaks , high carbon peak exhibits at (1.8KeV) while zinc exhibits at (1.1 KeV) with oxygen peak at (0.53KeV) for both graphene oxide and ZnO , and we saw other small peaks represent impurities with small weight percentages that exhibited during the preparation . Optical properties was studied for preparing thick films from absorptance and transmittance spectrum for the range (300 - 1100)nm. Results showed the energy gap is decreased by the increase of the concentration of reinforced material , the reflectance and the absorption coefficient were calculated by this spectrum .And we calculated other optical constants like refractive index, extinction coefficient and dielectric constant in its two parts .Also we saw the extinction coefficient and refractive index increase with the increase of the concentration.This work included thermal and mechanical properties. The results showed the hardness and the degree of glass transition which increased with the increase of the concentration .
