Synthesis and characterization of scintillation composite materials with polymer matrix
Sinteza i karakterizacija scintilacionih kompozitnih materijala sa polimernom matricom.
Докторанд
Al-Mukhtar Dukali, RamadanМентор
Radojević, VesnaЧланови комисије
Aleksić, RadoslavUskoković, Petar
Grujić, Aleksandar
Lamovec, Jelena
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Predmet ove doktorske disertacije obuhvata istraživanja u oblasti funkcionalnih
optoelektronskih kompozitnih materijala s polimernom matricom za primenu u
elektronskim tehnologijama kao i u oblasti radiologije, dozimetrije, luminiscentnih
svetlovoda, lasera i senzora. Indeks refrakcije polimera može biti modifikovan
dodavanjem čestica sa velikom vrednošću indeksa refrakcije. Ovaj tip modifikacije se
vrši na materijalima za detekciju jonizujućeg zračenja, gde se čestice neorganskih
scintilacionih kristala kao što su BaF2, CeF3, CsI, Bi12GeO20 (BGO), ili Bi12SiO20
(BSO) ugrađuju u matricu polimera. Tokom dosadašnjih istraživanja u ovoj oblasti
fluoridi i BGO su pokazali dobre rezultate, dok BSO poseduje slična svojstva kao i
BGO, ali je jeftiniji. Ugradnjom BSO u polimerni kompozit dobio bi se dostupniji
materijal šireg opsega primene.
U eksperimentalnom delu ovog doktorata izvedeno je procesiranje i karakterizacija
kompozitnog materijla PMMA- Bi12SiO20 (BSO). Procesom livenja iz rastvor...a dobijeni
su tanki filmovi čistog PMMA i kompozita sa 0.5 and 1.0 mas% Bi12SiO20 čestica. U
cilju ispitivanja morfologije i structure kao i termijskih, optičkih i mehaničkih svojstava,
karakterizacija polaznh komponenti i dobijenih kompozita izvedena je primenom
metoda XRD, FTIR, Raman spectroskopije, SEM, DSC, ispitivanjem zatezanjem,
nanoindentacijom i spektroskopskom elipsometrijom. Ispitivanje spektroskopskom
elipsometrijom pokazalo je da je indeks refrakcije kompozita veći u odnosu na čist
polimer i raste sa povećanjem sadržaja BSO. Nanoindentacija i ispitivanje zatezanjem
pokazali su da mehanička svojstva kompozita rastu sa dodatkom prah BSO. Vrednosti
Jungovog modula elastičnosti kao i redukovanog modula elastičnosti i tvrdoće rastu sa
povećanjem sadržaja kristalnog BSO. Termijska svojstva ispitivana su metodom DSC.
Tempeartura transformacije u staklasto stanje, Tg, raste sa dodatkom BSO u PMMA ,
kao i sa poveanjem sadržaja BSO praha u kompozitu...
The aim of this dissertation was the research of functional optoelectronic composite
materials with polymer matrix for use in electronic technologies and radiology,
dosimetry, luminescent lightguides, lasers and sensors. Refractive index of polymers
could be modified with embedded particles with high index of refraction. The
modification could be done by embedding in polymer crystals like BaF2, CeF3, CsI,
Bi12GeO20 (BGO), or Bi12SiO20 (BSO) – materials for the detection of ionization
radiation. Good results were obtained with fluorides and BGO, wile BSO has similar
properties, but it is less expensive. So, with embedding BSO in polymer matrix the most
available composite material will be composed. Poly (methyl methacrylate) (PMMA) was
chosen as polymer matrix because of excellent optical properties. It is transparent in the visible
range of electromagnetic radiation.
In this dissertation processing and characterization of polymer composite material
PMMA-Bi12SiO20 (BSO) was carried out.... Thin films of pure PMMA and composites
with 0.5 and 1.0 wt% of Bi12SiO20 powder were made using solution casting method.
Characterization of starting components and composites was performed with XRD,
FTIR, Raman spectroscopy, SEM, DCS, tensile tests, nanoindentation and
spectroscopic ellipsometry method in order to obtain information of their morphology,
structure, thermal stability, mechanical and optical properties. Refractive index
measurements using spectroscopic ellipsometry method have shown that refractive
index of composites increases with the powder content. Nanoindentation and tensile
tests have shown mechanical improvements with the addition of the crystal through...