Sinteza i karakterizacija elektroprovodnih kompozitnihmaterijala na bazi biorazgradivih polimera i prahova metala

Abstract

Kompozitni materijali dobijaju sve veću industrijsku primenu u svetu. Kompoziti bazirani na polimerima sa provodnim puniocima su u novije vreme u širem istraživačkom fokusu pre svega zbog njihovog rastućeg značaja sa gledišta primene. Prirodni polimeri na bazi obnovljivih materijala sa dodatkom odabranih punioca mogu se direktno koristiti kao savremeni materijali u: elektronici, medicini, industriji, kao kontaktni provodni materijali, elektromagnetni i radiotalasni štitovi, fototermalni optički snimači, elektronski nosevi osetljivi na određene hemikalije, ali i kao ekonomski prihvatljiviji katalizatori. U tezi su prikazani eksperimentalni rezultati istraživanja svojstava kompozitnih materijala na bazi lignocelulozne matrice (LC) punjenih elektrolitičkim bakarnim prahom i hemijski dobijenim srebrnim prahom. Udeо metalnih punilaca u kompozitnim materijalima u ispitnim uzorcima variran je u opsegu od 1.6- 30% (v/v), a uzorci su pripremljeni kompaktiranjem-presovanjem. U eksperimentalnom delu za analizu i karakterizaciju polaznih konstituenata i istraživanih kompozita korišćene su različite eksperimentalne metode i tehnike. Mikrostrukturna i morfološka analiza vršena je primenom skening elektronske mikroskopije (SEM) i optičke mikroskopije. Određena je veličina i distribucija čestica konstituenata, kao i gustina, poroznost i električna provodnost kompozita u zavisnosti od udela punilaca. Тeza se bavi sintezom i karakterizacijom elektroprovodnih kompozitnih materijala pripremljenih hladnim presovanjem mešavina lignoceluloze i elektrohemijski dobijenog bakarnog praha i hemijski dobijenog srebrnog praha pri različitim pritiscima, kao i ispitivanjem uticaja veličine i morfologije čestica na provodnost i perkolacioni prag dobijenih kompozita. Karakterizacija je uključivala različite tehnike ispitivanja: SEM, TGA, DSC, X-ray, FTIR, raspodelu veličina čestica i merenja provodnosti metodama DC U/I i impedansnom spektroskopijom. Rezultati su pokazali da oblik i morfologija čestica punioca igra značajnu ulogu na pojavu i ponašanje električne provodnosti pripremljenih uzoraka i pojavu...

Composite materials are gaining increasing industrial applications worldwide. Composites based on polymers with conductive fillers have been recently in the wider research focus primarily because of their growing importance from the point of application. Natural polymers based on renewable materials with selected fillers can be used directly as contemporary materials in: electronics, medicine, industry, as contact conductive materials, electromagnetic and radio wave shields, photothermal optical recorders, electronic noses sensitive to certain chemicals, as well as economically acceptable catalysts. In this thesis the results of experimental studies of the properties of composite materials based on lignocellulosic matrix (LC) filled with electrolytic copper powder and chemically obtained silver powder are presented. Volume fractions of metal fillers in the composite materials in tested samples were varied in the range of 1.6-30% (v/v), and the samples were prepared by compression – cold pressing. In the experimental part of the analysis and characterization of the starting constituents and studied composites different experimental methods and techniques were used. Microstructural and morphological analysis were performed using scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy. Particle size and distribution of the constituents, as well as density, porosity and electrical conductivity of composites depending on the volume fraction of the fillers were determined. This thesis deals with the synthesis and characterization of conductive composite materials prepared by cold pressing of mixtures of lignocellulose and electrodeposited copper powder and chemically deposited silver powder obtained at different pressures, as well as examination of the influence of particle size and morphology on the conductivity and percolation threshold of the composites. Characterization included a variety of testing techniques: SEM, TGA, DSC, X-ray, FTIR, particle size distribution and conductivity measurement by DC U/I method and impedance spectroscopy...