SZERKEZETI ÉS FUNKCIONÁLIS ANYAGOK Polimer nanokompozitok Kutatóegyetemi stratégia - NNA SZERKEZETI ÉS FUNKCIONÁLIS ANYAGOK Polimer nanokompozitok Dr. Czigány Tibor Tanszékvezető egyetemi tanár Budapest 2010. november 17. Nanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 1

Kutatóegyetemi stratégia - NNA A megvalósításban résztvevő karok, tanszékek Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék (anyagelőállítás, felületkezelés) Szerves Kémia és Technológia Tanszék (gyógyászati alkalmazások) Gépészmérnöki Kar Polimertechnika Tanszék (anyagelőállítás vizsgálatok, nanoszálak, gyártás) Gép- és Terméktervezés Tanszék (tribológiai vizsgálatok) Műszaki Mechanikai Tanszék (modellezés) Mechnatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (bioanyagok) 2

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Tartalom Alkalmazási példák Nanorészecskék típusai Polimer nanokompozitok – kölcsönhatások Polimer nanokompozitok – deformációs folyamatok Hibridizáció 3

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Polimer nanokompozitok a gyakorlatban

Fizikai tulajdonságok Kutatóegyetemi stratégia - NNA Rétegszilikátok – Montmorillonit Fizikai tulajdonságok Fajlagos felület: <750 m2/g E=180-260 GPa Rétegtávolság: 1-3 nm Rétegvastagság: 0,98 nm Nedvszívó

Szén nanocsövek Kutatóegyetemi stratégia - NNA Tulajdonság Szakítószilárdság [GPa] Tulajdonság Mértékegység SWCNT MWCNT Fajlagos felület [m2/g] 1300 200 Sűrűség [g/cm3] 0,8 1,8 Húzó rugalmassági modulus [TPa] ~1 ~0,3-1 Szakító szilárdság [GPa] 50-500 10-60

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Polimer nanokompozitok Olyan kompozit szerkezeti anyag, amelyben a szívós polimer mátrix mellet, minimum egy dimenzióban nanométeres (1-200 nm) részecske erősítés is található. A tulajdonságok javulásának egyik alapfeltétele a nanorészecskék homogén diszperziójának létrehozása, eloszlatása a polimer mátrixban. Nanokompozitok előállítása nagy nyíróerővel (mátrix: ömledék állapotban) In situ polimerizáció (mátrix: monomer formában) Oldószeres eljárás (mátrix: oldott állapotban)

Funkcionalizált kapcsolóanyagok alkalmazása Kutatóegyetemi stratégia - NNA Polimer nanokompozitok – kölcsönhatások Funkcionalizált kapcsolóanyagok alkalmazása Felületkezelés A töltőanyag felületi jellemzői hatással vannak a kompozitban kialakuló szerkezetre és a makroszkópikus tulajdonságokra is.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Polimer nanokompozitok – deformációs folyamatok Nyújtás hatására eltört és a mátrix polimertől elvált töltőanyag szemcsék

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Hibridizáció Hibrid kompozitnak nevezünk minden olyan erősített rendszert, amely többféle erősítő-, és / vagy mátrixanyagot tartalmaz.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Polimer nanokompozitok – tervek Hatékonyabb töltőanyag felületkezelési és kapcsolási módok kidolgozása. Eddig ritkán használt töltőanyagok (hidrotalcit, ferritek) tanulmányozása és bevonása a kompozit készítésbe. Hibridizáció útján új típusú nanokompozitok előállítása mind hőre lágyuló, mind hőre nem lágyuló rendszerekben. Új generációjú nano szénszálak, nanoszövetek kifejlesztése. Intelligens, önjavító kompozitok fejlesztése. Ipari alkalmazási határok kiszélesítése.

Kutatóegyetemi stratégia - NNA Várható eredmények Szilárdság, merevség, hőállóság további növelése. Magasabb élettartam, megbízhatóbb szerkezetek. Új funkciók, speciális tulajdonságok – vezetőképes polimerek, megnövelt gázzáró képesség, égésgátlás, szabályozott törésmutató. Alkalmazhatósági területek bővítése: orvostechnika, járműipar, építőipar, energetika. Tömegcsökkentés, funkciók összevonása  energiahatékonyság, fenntartható fejlődés

Kutatóegyetemi stratégia - NNA „Kézzel fogható” alkalmazások 13

Köszönöm a figyelmet! Kutatóegyetemi stratégia - NNA Nanofizika, nanotechnológia és anyagtudomány 14