xxiii πανελληνιο ÏƒÏ Î½ÎµÎ´ÏÎ¹Î¿ Ï†Ï ÏƒÎ¹ÎºÎ·Ï‚ στερεας καταστασης & επιστημης ...

Το PHEGMA είναι άμορφο πολυμερές και σχηματίζει δομή παρεμβολής με τις αλυσίδες του να περιορίζονται σε
χώρο ~7Ǻ. Στο σύστημα αυτό, η μέθοδος παρασκευής φαίνεται να επηρεάζει την τελική δομή. Όταν η παρασκευή γίνεται με
τη μεθοδο της ανάμειξης από τήγμα, σχηματίζεται δομή παρεμβολής με διαστρωματική απόσταση d 001 =18Ǻ. Αντίθετα, όταν
χρησιμοποιείται η μέθοδος της ανάμειξης μέσω διαλύματος, η διαστρωματική απόσταση του σύνθετου υλικού αυξάνει με
αύξηση της συγκέντρωσης του πολυμερούς. Χρειάζεται θέρμανση στους 95 ο C για 2ημέρες, ώστε όλα τα δείγματα να
αποκτήσουν κοινή διαστρωματική απόσταση, ανεξάρτητα από τη σύστασή τους και συγκεκριμένα ίδια με την τιμή που
προκύπτει από τη μέθοδο της ανάμειξης μέσω τήγματος (Σχήμα 3) [4].
Καθώς στο σύστημα αυτό, τόσο οι περιορισμένες αλυσίδες όσο και αυτές του καθαρού πολυμερούς είναι σε
άμορφη κατάσταση, η σύγκριση της δυναμικής [4] είναι περισσότερο πρέπουσα απ’ότι στην περίπτωση του PEO [5]. Στο
Σχήμα 4 φαίνεται η θερμοκρασιακή εξάρτηση της ελαστικά σκεδαζόμενης έντασης για το ανόργανο υλικό, το πολυμερές και
το σύνθετο νανοϋβρίδιο με σύσταση 30% PHEGMA / 70% Na+-MMT για τα διάφορα διανύσματα σκέδασης. Τα
αποτελέσματα για το ανόργανο υλικό δείχνουν ότι υπάρχει μόνο μια μικρή πτώση της έντασης σε θερμοκρασία που
αντιστοιχεί στη θερμοκρασία τήξης του νερού. Η ένταση για το πολυμερές είναι σχεδόν σταθερή για θερμοκρασίες
μικρότερες από τη θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης (Tg=220K) και παρουσιάζει μια απότομη πτώση μέχρι το μηδέν
στους επόμενους 100οC. Το σύνθετο υλικό, τέλος, παρουσιάζει μια συνεχή πτώση της έντασης που ξεκινά από
θερμοκρασίες χαμηλότερες από το Tg του πολυμερούς, γεγονός που υποδηλώνει αφενός την ύπαρξη δυναμικής σε
θερμοκρασίες που το καθαρό πολυμερές είναι ακόμα ακίνητο και αφετέρου δυναμική σε θερμοκρασίες που η δυναμική του
καθαρού πολυμερούς είναι πολύ γρήγορη και ξεφεύγει από τα όρια της τεχνικής. Τα ανωτέρω φαίνονται καλύτερα στην
εξάρτηση από την θερμοκρασία της μέσης τετραγωνικής μετατόπισης (msd), η οποία υπολογίζεται από τη σχέση
Ι = Ι ο exp(-q 2 /6 ) (Σχήμα 5).
S(q)
S(q)
S(q)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Na + -MMT
0.0
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
PHEGMA
0.0
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
30% PHEGMA/70% Na + -MMT
0.0
0 50 100 150 200 250 300 350
Temperature (K)
Σχήμα 4. Ελαστικά σκεδαζόμενη ένταση για το
ανόργανο υλικό, το καθαρό PHEGMA και το σύνθετο
PHEGMA/MMT
q
q
q
(Å 2 )
6
PHEGMA
30% PHEGMA
5
Silicate
4
3
2
1
0
T g
-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400
Temperature (K)
Σχήμα 5. Τιμές της μέσης τετραγωνικής μετατόπισης
για το ανόργανο υλικό, το PHEGMA και το
νανοσύνθετο υλικό σε συνάρτηση με την θερμοκρασία.
Η μέτρηση του ασύμφωνου παράγοντα δομής S(q,ω) για το πολυμερές, τον πηλό και το σύνθετο υλικό σε διαφορετικές
θερμοκρασίες, για διάνυσμα σκέδασης q=1.29Ǻ -1 , δείχνει αρκετά διαφορετική θερμοκρασιακή εξάρτηση. Για την περίπτωση
του καθαρού PHEGMA, ο παράγοντας δομής περιέχει μια ελαστική συνεισφορά που μειώνεται έντονα με τη θερμοκρασία
και ένα οιωνεί-ελαστικό τμήμα, του οποίου η δυναμική επιταχύνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Η δυναμική αυτή
αποδίδεται στην τοπική κίνηση που εμφανίζεται σε θερμοκρασίες υψηλότερες από το T g του πολυμερούς. Τέλος, ο
ασύμφωνος παράγοντας σκέδασης για το σύνθετο υλικό παρουσιάζει μια ασθενέστερη θερμοκρασιακή εξάρτηση, ενώ
ταυτόχρονα οι χρόνοι χαλάρωσης παρουσιάζουν επίσης ασθενέστερη εξάρτηση από το διάνυσμα σκέδασης σε σχέση με το
καθαρό PHEGMA.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
[1] Giannelis E. P., Krishnamoorti R., Manias E., Adv. Polym. Sci. 138 :107 (1999)
[2] Vaia R. A., Vasudevan S., Krawiec W., Scanlon L. G., Giannelis E. P. Adv. Mater. 7:154 (1995)
[3] Elmahdy M. M.,Chrissopoulou K.,Afratis A., Floudas G., Anastasiadis S. H., Macromolecules 39:5170 (2006)
[4] Fotiadou S., Chrissopoulou K., Anastasiadis S. H, Frick, B., in preparation (2007)
[5] Chrissopoulou et.al. European Physics J, Special Topics, 141:267 (2007)
Ευχαριστίες: Μέρος της εργασίας επιχορηγήθηκε από την Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (Πρόγραμμα
ΠΑΒΕΤ 05PAB96, Πρόγραμμα ΠΕΝΕΔ 03ΕΔ581) και την Ευρωπαϊκή Ένωση (Πρόγραμμα STREP NMP3-CT-2005-
506621)
174