Investigation of Stress Distribution and Adhesion Effects of Strain Sensitive Epoxy/MWCNT Nanocomposite Films

التفاصيل البيبلوغرافية
العنوان:	Investigation of Stress Distribution and Adhesion Effects of Strain Sensitive Epoxy/MWCNT Nanocomposite Films
المؤلفون:	Kanoun, Olfa, Chandra, Madhukar, Bouraoui, Chokri, Technische Universität Chemnitz, Bouhamed, Ayda
بيانات النشر:	Universitätsverlag Chemnitz 2018-10-08 2018-12-01 2019-04-10
نوع الوثيقة:	Electronic Resource
مستخلص:	Carbon nanotubes (CNTs) have attracted a significant attention in a wide variety of applications due to their excellent physical and chemical properties. Specifically, CNTs reinforced polymer nanocomposites have considerable potential for the realization of highly sensitive, flexible, stable and durable strain sensors. However, the performance of polymer/CNTs strain sensors is influenced by many factors. Especially, the homogeneity of the CNTs distribution within the polymer matrix and the adhesion of nanocomposite film to the polymer substrate play a decisive role. Additionally, the electrical and piezoresistive responses of polymer/CNTs nanocomposites, as well as their response under variable environmental conditions need to be considered. The main aim of this thesis is to develop polymer/CNTs nanocomposites for strain sensing applications. Thereby, the focus is on the development of suitable, cost-effective and simple preparation methods of polymer/CNTs-based strain sensitive nanocomposites and on the selection of suitable flexible substrate. However, during deposition, residual stress can be formed at the interface between the film and the substrate, which leads to thin film failures. Therefore, an analytical model is developed to predict the stress distribution in the film aiming to define the suitable processing conditions for low residual stress formations. Furthermore, specific surface treatments are proposed in order to enhance the adhesion between the substrate and the thin film, which are investigated by contact angle measurement (CAM), X-rays spectroscopy (XPS)and atomic force microscopy (AFM). Nanocomposites with up to 1 wt.% multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were prepared using a simple direct mixing method. The process parameters, such as sonication time and curing time, have been determined based on several characterization techniques. Dispersions qualities were examined using morphological and topography characterizations including scanning ele Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) genießen aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften in einer Vielzahl von Anwendungen eine große Aufmerksamkeit. Insbesondere CNT-verstärkte polymere Nanokomposite haben ein erhebliches Potenzial für die Realisierung hochempfindlicher, flexibler, stabiler und langlebiger Dehnungssensoren. Die Eigenschaften von Polymer/CNT-Dehnungssensoren werden von vielen Faktoren beeinflusst. Insbesondere die Homogenität der CNT-Verteilung innerhalb der Polymermatrix und die Haftung des Nanokompositfilms auf dem Polymersubstrat spielen eine entscheidende Rolle. Darüber hinaus müssen die elektrischen und piezoresistiven Eigenschaften von Polymer/CNTs-Nanokompositen sowie deren Reaktion auf variable Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Polymer/CNT-Nanokompositen für die Anwendung als Dehnungsmessstreifen. Der Fokus liegt auf der Entwicklung geeigneter, kostengünstiger und einfacher Präparationsmethoden von Polymer/CNT-basierten dehnungsempfindlichen Nanokompositen und deren Realisierung auf geeigneten flexiblen Substraten. Während der Abscheidung kann an der Grenzfläche zwischen Film und Substrat Eigenspannung entstehen, die zu Dünnschichtfehlern führt. Daher wird ein analytisches Modell zur Vorhersage der Spannungsverteilung im Film entwickelt, um die geeigneten Verarbeitungsbedingungen für geringe Eigenspannungsformationen zu definieren. Darüber hinaus werden spezifische Oberflächenbehandlungen vorgeschlagen, um die Haftung zwischen dem Substrat und dem Dünnfilm zu verbessern, die durch Kontaktwinkelmessung (CAM), Röntgenspektroskopie und Rasterkraftmikroskopie (AFM) untersucht werden. Nanokompositen mit bis zu 1 wt.% mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren (MWCNTs) wurden mit einem einfachen Direktmischverfahren hergestellt. Die Prozessparameter, wie Ultraschallzeit und Aushärtezeit, wurden auf der Grundlage verschiedener Charakterisierungstechniken bestimmt. Die
مصطلحات الفهرس:	Strain sensor, Polymer/CNTs nanocomposites, Piezoresistive effect, Residual stress, Adhesion, polymer/CNTs Nanokomposit, piezoresistive Wirkung, Haftung, info:eu-repo/classification/ddc/620, ddc:620, info:eu-repo/classification/ddc/600, ddc:600, info:eu-repo/classification/ddc/522, ddc:522, Dehnungssensor; Eigenspannung; Adhäsion, info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text
URL:	urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-209652 qucosa:20552
الاتاحة:	Open access content. Open access content info:eu-repo/semantics/openAccess
ملاحظة:	English
Other Numbers:	SUUSL oai:qucosa:de:qucosa:32781 urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-327817 978-3-96100-080-7 2509-5110 (online) 2509-5102 (print) https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A32781 https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A32781/attachment/ATT-0/ https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A32781/attachment/ATT-1/ 1135768684
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