Preparazione e caratterizzazione di compositi polimerici funzionali a base di nanostrutture carboniose

Abstract

Obiettivo di questo lavoro è la realizzazione di materiali nanocompositi polimerici utilizzando come matrice la resina epossidica commerciale Epikote828 e come filler nanotubi di carbonio (CNT) e nanoplacchette di grafene (GNP) e la caratterizzazione funzionale per applicarli come schermi per interferenze elettromagnetiche. Per correlare le proprietà funzionali alle proprietà morfologico-strutturali, i materiali sono stati analizzati mediante microscopia acustica a scansione (SAM) per valutare la dispersione del filler, spettroscopia Raman e per verificare risonanza magnetica nucleare in stato solido (ss-NMR) per studiare le interazioni filler-matrice e test di nanoindentazione per studiare l’effetto della presenza dei filler sulla struttura della matrice. Le proprietà morfologico-strutturali dei compositi, quindi, sono state correlate alle proprietà dielettriche ed elettromagnetiche mediante spettroscopia dielettrica: si è studiata la variazione della costante dielettrica e il comportamento come schermo per le microonde al variare della concentrazione di filler. Si è trovato che: -la struttura dei filler non viene modificata durante il trattamento effettuato per la preparazione dei materiali, ciò è stato evidenziato dalla spettroscopia Raman; -l’aggiunta dei filler carboniosi modifica le proprietà della matrice migliorandone le proprietà meccaniche, come riscontrato dai test di nanoindentazione e dai tempi di rilassamento ottenuti dalla tecnica di ss-NMR; -tra i filler, i CNT hanno migliorato più efficacemente le proprietà meccaniche (~50% della durezza rispetto alla matrice pura); -le proprietà dielettriche ed elettromagnetiche dei nanocompositi testate mediate analizzatore di impedenza e analizzatore di rete vettoriale sono esaltate dalla presenza dei filler carboniosi -tra i nanocompositi i materiali caricati con GNP manifestano le migliori proprietà schermanti (abbattimento di ~80% della radiazione incidente) Le differenze sono state associate al cambiamento di dimensionalità, unidimensionale (1D) per i CNT e bidimensionale per le GNP (2D). La struttura bidimensionale consente la formazione di un network più esteso rispetto alla struttura unidimensionale a parità di concentrazione che migliora ed esalta le proprietà di schermatura elettromagnetica