Zobrazit minimální záznam

Magnetically assembled nanoparticle structures and their effect on mechanical response of polymer nanocomposites

dc.contributor.advisorJančář, Josefen
dc.contributor.authorZbončák, Mareken
dc.date.accessioned2019-02-04T16:20:20Z
dc.date.available2019-02-04T16:20:20Z
dc.date.created2018cs
dc.identifier.citationZBONČÁK, M. Magneticky uspořádané struktury v polymerních nanokompozitech a jejich vliv na mechanickou odezvu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. 2018.cs
dc.identifier.other113344cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/137458
dc.description.abstractMagneticky řízené samo-uspořádávání v polymerních nanokompozitech je studováno v této dizertační práci. Strukturování polymerních nanokompozitů pomocí relativně slabých magnetických polí (B=0-50 mT) bylo prokázáno jako praktická metoda pro kontrolu jejích nano a mikrostruktury. Vliv intenzity magnetického pole, množství nanočástic, viskozity a času uspořádávání na výslednou strukturu byl studován v různých systémech jako fotopolymer, polyuretan nebo koloidně dispergované nanočástice v acetonu s malým množstvím rozpuštěného polymeru. Samo-uspořádané struktury – bez aplikace vnějšího magnetického pole vykazují vícekrokovou agregaci nanočástic do uskupení s komplexním tvarem. Magnetické interakce byly označené jako odpovědné za agregaci nanočástic v samo-uspořádaných systémech pomocí výpočtů energii mezi-částicových interakcí. S rostoucím magnetickým polem, magnetické nanočástice jsou rychle uspořádané do jednorozměrných částicových řetězů s vysokým aspektním poměrem a homogenní orientaci v polymerní matrici. S prodluženým časem uspořádaní, tyto struktury postupně rostou z malých submikrometrových struktur do velkých mikroskopických super struktur. Táto metoda vykazuje velký potenciál pro kontrolovanou přípravu široké škály struktur v polymerních nanokompozitech vhodných pro technologické aplikace a také pro fundamentální studie. Magneticky uspořádané polymerní nanokompozity vykazují značnou směrovou anisotropii tuhosti kompozitu nad jeho skelným přechodem přičemž, pod skelným přechodem systému není pozorován žádný efekt. Podélně orientované struktury vykazují větší příspěvek k tuhosti kompozitů. Efektivnost vyztužení vykazuje teplotně závislý průběh a maximum je pozorováno přibližně 60 °C nad skelným přechodem. Struktura magneticky uspořádaného polymerního nanokompozitu byla popsána vícero-úrovňovým hierarchickým modelem materiálu. Mikromechanika byla využitá k popisu směrově závislého vyztužení polymerních nanokompozitů a k popisu teplotně závislé tuhosti hybridních struktur složených z nanočástic a polymeru. Schopnost nést napětí, deformovat se a nenulová tuhost hybridních struktur je odpovědná za vyztužení polymerních nanokompozitů. Přítomnost polymerních přemostění mezi nanočásticemi, které přenášejí napěti skrze magnetické struktury je označená jako nezbytná pro mechanickou odezvu polymerních nanokompozitů a pro tuhost hybridních struktur.en
dc.description.abstractMagnetically directed self-assembly in polymer nanocomposites is studied in this dissertation thesis. Structuring of the polymer nanocomposites by application of relatively weak external magnetic fields (B=0-50 mT) has been proven to be convenient method for the control of their nano- and microstructure. The effect of the field strength, particle loading, viscosity and assembling time on the resulted structure was studied in different systems such as photopolymer, polyurethane or colloidally dispersed magnetic nanoparticles in acetone with a small amount of dissolved polymer. Self-assembled structures – without application of the external magnetic field exhibit a multi-step aggregation into nanoparticle assemblies with a complex shape. By the calculation of interaction energies between the nanoparticles, magnetic interactions were attributed to be mainly responsible for the aggregation in self-assembled systems. With an increasing magnetic field, magnetic nanoparticles are rapidly arranged into high aspect ratio one-dimensional particle chains with a homogenous orientation in the bulk polymer matrix. After prolonged assembling time, the structures gradually grow from small submicro structures to large microscopic superstructures. This method exhibits large potential to be used for controlled creation of wide variety of structures in polymer nanocomposites suitable for technological applications and/or for fundamental studies. Magnetically structured polymer nanocomposites show significant directional anisotropy of composite’s stiffness at the temperatures above glass transition of the system while there is no effect on the mechanical response in glassy state. Longitudinally oriented structures exhibit much stronger effect on the composite’s stiffness. Reinforcing effectivity exhibits temperature dependent course with a maximum obtained approximately 60 °C above glass transition. The structure of magnetically assembled polymer nanocomposites was described by multi-level hierarchic model of material. Micromechanics was used to address the orientation dependent reinforcement and temperature dependent stiffness of the hybrid nanoparticle-polymer structures. Load carrying capability, deformation and non-zero stiffness of the hybrid structures were attributed to be responsible for the reinforcement of the polymer nanocomposites. The presence of polymer bridges between nanoparticles transmitting the stress through the magnetic structures is proposed to be essential for the mechanical properties of polymer nanocomposites and for stiffness of the hybrid structures.cs
dc.language.isoencs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. CEITEC VUTcs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectPolymerní nanokompozityen
dc.subjectSamo-uspořádáváníen
dc.subjectMagneticky řízené samo-uspořádáváníen
dc.subjectBottom-up uspořádáváníen
dc.subjectAgregaceen
dc.subjectMagnetická interakceen
dc.subjectTermo-mechanické vlastnostíen
dc.subjectAnisotropieen
dc.subjectVíce úrovňová hierarchieen
dc.subjectImobilizace polymeruen
dc.subjectVztah mezi strukturou a vlastnostmien
dc.subjectPolymer nanocompositescs
dc.subjectSelf-assemblycs
dc.subjectMagnetic directed self-assemblycs
dc.subjectBottom-up assemblycs
dc.subjectAggregationcs
dc.subjectMagnetic interactioncs
dc.subjectThermo-mechanical propertiescs
dc.subjectAnisotropycs
dc.subjectMulti-level hierarchycs
dc.subjectPolymer immobilizationcs
dc.subjectStructure-property relationshipscs
dc.titleMagneticky uspořádané struktury v polymerních nanokompozitech a jejich vliv na mechanickou odezvuen
dc.title.alternativeMagnetically assembled nanoparticle structures and their effect on mechanical response of polymer nanocompositescs
dc.typeTextcs
dcterms.dateAccepted2018-12-11cs
dcterms.modified2019-02-04-14:57:20cs
thesis.disciplinePokročilé materiálycs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. Středoevropský technologický institut VUTcs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
sync.item.dbid113344en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2019.03.20 12:32:18en
sync.item.modts2019.03.12 23:06:14en
dc.contributor.refereeKhúnová,, Vieraen
dc.contributor.refereeCrosby, Alfreden
dc.description.markPcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs


Soubory tohoto záznamu

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam