Opis pracy doktorskiej

Celem realizowanej przeze mnie pracy doktorskiej "Nanokompozyty poli (chlorku winylu) PVC z nanorurkami węglowymi CNT - wytwarzanie, właściwości" jest otrzymanie nowych nanokompozytów PVC z homogenicznie (równomiernie) dyspergowanymi w matrycy polichlorkowej nanorurkami węglowymi o innowacyjnych dotychczas nieosiągalnych innymi metodami właściwościach wytworzonego nanokompozytu PVC.

Podstawowym założeniem poznawczym pracy jest ocena wpływu udziału nanorurek węglowych na strukturę i właściwości nanokompozytów PVC. Celem praktycznym pracy jest produkcja nanokompozytu PVC z nanorurkami węglowymi o korzystnych właściwościach użytkowych: mechanicznych i elektrycznych, zwiększonej odporności termicznej oraz zwiększonej odporności na działanie spęczniające rozpuszczalników. Przewidywanym rezultatem pracy badawczej będzie zgłoszenie patentowe dotyczące ciągłej metody wytwarzania nanokomozytów PVC/CNT z ukierunkowaniem na wdrożenie do produkcji przemysłowej.

PVC jest tworzywem wyjątkowo podatnym na liczne modyfikacje jego właściwości a przy tym ma stosunkowo niską cenę, dzięki czemu wytwory wytwarzane z PVC są szeroko stosowane i rozpowszechnione. W literaturze fachowej bardzo mało miejsca poświęcono do tej pory modyfikacji PVC nanorurkami węglowymi a jako pierwszy taki rodzaj modyfikacji zaproponował zespół naukowców UTP Bydgoszcz, z którymi współpracuję. Za wykorzystaniem Nanorurek węglowych do modyfikacji matrycy PVC przemawiają niezwykłe właściwości tych nanocząstek, takie jak gigantyczna wytrzymałość mechaniczna ok 63 GPa ( gdzie dla stali ok. 2 GPa), wysoka elastyczność (wytrzymałość na zginanie) a przy tym wysoka przewodność cieplna i możliwość przewodzenia prądu o 1000 krotnie większym natężeniu niż zwykłe przewody o tej samej masie a także niewielka gęstość rzędu 1,4g/cm3. Połączenie PVC z CNT pozwoli otrzymać materiał o innowacyjnych możliwościach aplikacyjnych.

Wytwarzanie nanokompozytów PVC/CNT o dobrych właściwościach wymaga, aby nanorurki były dobrze zdyspergowane i równomiernie rozprowadzone w osnowie PVC (tendencja CNT do aglomeryzacji i reaglomeryzacji). Od sposobu rozlokowania nanocząstek w osnowie polimerowej zależą końcowe właściwości wytworzonego nanokompozytu. Zadowalające (korzystne) rozdystrybuowanie nanorurek węglowych w matrycy PVC stanowiło główną przeszkodę w dotychczasowych badaniach. Na podstawie przeprowadzonych wstępnych badań opracowano metodę wytwarzania nanokomozytów PVC z CNT o satysfakcjonującym rozmieszczeniu nanocząstek w osnowie polimerowej. Wytworzono nanokompozyt o podwyższonej odporności na spęczniające działanie rozpuszczalników i zwiększonej odporności termicznej, charakteryzujące się polepszeniem wytrzymałości i udarności.

W pracy badawczej wykorzystuje się różnorodne metody przetwórcze i techniki pomiarowe. Nanokompozyty wytwarza sie poprzez procesy sonikacji, ultramnieszania, mielenia i suszenia, żelowania w komorze plastografometru Brabendera i prasowania, a także poprzez procesy odparowania i wytrącania. Przy ocenie wpływu CNT na osnowę wykorzystuje sie techniki różnicowej kalorymetrii skaningowej DSC, termograwimetrii TGA, mikroskopii SEM, TEM, AFM. Prowadzone są badania właściwości mechanicznych( twardość, udarność, wytrzaymałośc na zrywanie), termicznych (temperatura mieknienia, zeszklenia, plastyczności) elektrycznych ( kąt stratności, przewodność skrośna i powierzchniowa).

Projekt "Krok w przyszłość - stypendia dla doktorantów III edycja" współfinansowany jest ze środków Unii Europejskiej
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego