Διηλεκτρικός Χαρακτηρισμός Σύνθετων Υλικών Εφαρμογή Σε Εποξειδική Ρητίνη Με Προσθήκη Μικρο-σωματιδίων Και Νανο-σωματιδίων Διοξειδίου Του Τιτανίου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ερευνά τη διηλεκτρική συμπεριφορά του σύνθετου υλικού που κατασκευάστηκε με την προσθήκη κονίας διοξειδίου του τιτανίου (TiO2), σε μήτρα εποξειδικής ρητίνης. Κατασκευάστηκαν πολλά δοκίμια, με διαφορετικό ποσοστό πρόσμιξης και με διαφορετικό μέγεθος κόκκου του διοξειδίου του τιτανίου με σκοπό να εξετασθεί η επίδραση τoυ διαφορετικού μεγέθους των κόκκων πρόσμιξης αλλά και του ποσοστού πρόσμιξης, στα βασικά διηλεκτρικά χαρακτηριστικά του σύνθετου υλικού. Πιο συγκεκριμένα, κατασκευάστηκαν δοκίμια με TiO2 σε ποσοστά πρόσμιξης 0,1% , 1% και 5% κατά βάρος σε πρώτη φάση και στη συνέχεια κατασκευάστηκαν δοκίμια μόνο μικροκόκκων του TiO2 (200-500nm), μόνο νανοκόκκων (<100nm) και κάποια με ισομερές μείγμα μικροκόκκων και νανοκόκκων, συνολικού ποσοστού πρόσμιξης TiO2 και για τις τρείς κατηγορίες 0,1% κατά βάρος. Αφού κατασκευάστηκαν τα δοκίμια, υποβλήθηκαν σε διηλεκτρικές μετρήσεις, με τη χρήση του ισοδύναμου παράλληλου κυκλώματος χωρητικότητας-αγωγιμότητας (CP-G), στις χαμηλές-βιομηχανικές συχνότητες (20Hz- 1MHz) και στη συνέχεια και στις υψηλές-τηλεπικοινωνιακές συχνότητες (1MHz- 1GHz). Μετρήθηκαν οι διηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού, που είναι τόσο η μιγαδική διηλεκτρική σταθερά κ* αποτελούμενη από το πραγματικό μέρος (κ΄: σχετική διηλεκτρική σταθερά ή απλά διηλεκτρική σταθερά) και το φανταστικό μέρος (κ΄΄), όσο και η εφαπτομένη απωλειών (tanδ). Από τις μετρήσεις που έγιναν στα δοκίμια με διαφορετικά ποσοστά πρόσμιξης TiO2, φαίνεται, κυρίως από τις μετρήσεις στις χαμηλές συχνότητες, ότι αυξάνοντας το ποσοστό, έχουμε μείωση της διηλεκτρικής σταθεράς και ταυτόχρονα μεγαλύτερες τιμές της εφαπτομένης απωλειών. Στη συνέχεια, στα διαγράμματα για τα δοκίμια μίγματος διαφορετικού μεγέθους κόκκου TiO2 παρατηρούμε μια αμελητέα τάση για μικρότερες τιμές της διηλεκτρικής σταθεράς, με την αύξηση του μεγέθους του κόκκου του υλικού, χωρίς όμως γραμμική συμπεριφορά, ενώ δεν διακρίνουμε ούτε γραμμική συμπεριφορά, ούτε κάποια αξιοσημείωτη επίδραση του μεγέθους του κόκκου, στην τιμή της εφαπτομένης απωλειών.