BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

Kutatóegyetemi laborbemutató

CZIGÁNY TIBOR

2011. január 26.

POLIMERTECHNIKA TANSZÉK

Polimertechnika TanszékPolimertechnika Tanszék

Tanszék – T ép. 3. emelet

Laboratórium – MT. ép.

Polimertechnika TanszékPolimertechnika Tanszék

4 egyetemi tanár 3 tanársegéd4 docens 12 doktorandusz6 adjunktus

Akkreditált laboratóriumAkkreditált laboratórium

Folyóirat – eXPRESS Polymer LettersFolyóirat – eXPRESS Polymer Letters

Polimer mátrixú nanokompozitok és hibrid kompozitokKutatási irányokKutatási irányok

Nanostruktúrált, egymásbahatoló hálószerkezetű (IPN) gyantarendszerek fejlesztése

Kutatási irányokKutatási irányok

Nanoszálak előállításaKutatási irányokKutatási irányok

Nanoanyagok amiket szeretünkNanoanyagok amiket szeretünk

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

Anyagfeldolgozás, mechanikai vizsgálatok

SZEBÉNYI GÁBOR

2011. január 26.

POLIMERTECHNIKA TANSZÉK

Feldolgozás, gyártás - extrúzióFeldolgozás, gyártás - extrúzió

Kétcsigás keverőextrúderek, belső keverő, fóliafúvásNanoanyagok hatékony eloszlatása

Feldolgozás, gyártás - fröccsöntésFeldolgozás, gyártás - fröccsöntés

Próbatestek, termékek gyártásaakár egyedi gyorsszerszámokba is

Feldolgozás, gyártás - préselésFeldolgozás, gyártás - préselés

Próbatestek, előformák, termékek gyártása

Feldolgozás, gyártás – térhálós technológiákFeldolgozás, gyártás – térhálós technológiák

Térhálós termékek gyártása, vákuumos technológiák, hőkezelés

Feldolgozás, gyártás – gyors prototípusgyártásFeldolgozás, gyártás – gyors prototípusgyártás

ObJet Alaris 30 és Z-Corp 3D printer

prototípusok, modellek, szerszámok nyomtatása

Anyagvizsgálat – Univerzális terhelőgépekAnyagvizsgálat – Univerzális terhelőgépek

Univerzális terhelőgépek 20 N – 50 kN méréshatárigHőkamrás mérések -30 – 200°C között

Szakító, hajlító, rétegközi vizsgálatok, egyedi elrendezések

Anyagvizsgálat – Műszerezett dinamikus Anyagvizsgálat – Műszerezett dinamikus vizsgálóberendezésekvizsgálóberendezések

Szabványos ütve hajlító és ütve szakító vizsgálatok 2 -25 J méréshatár között

Ejtődárdás vizsgálat 3000 J ütési energiáig Hőkamra -60 – 200°C között

0,0 0,5 1,00

2

4

6

8

10

12

14

Din

amik

us

réte

gkö

zi n

yíró

szi

lárd

ság

[kJ

/m2 ]

Szén nanocsõ tartalom [tömeg%]

Az ütés iránya

Hidraulikus fárasztó berendezés1 – 25 kN méréshatár

Anyagvizsgálat – Fárasztó vizsgálatokAnyagvizsgálat – Fárasztó vizsgálatok

•4 csatornás akusztikus emissziós berendezés•hőkamera•Shore és IRHD keménységmérők•…

Anyagvizsgálat – Egyéb vizsgálatokAnyagvizsgálat – Egyéb vizsgálatok

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

Morfológiai vizsgálóberendezések

MÉSZÁROS LÁSZLÓ

2011. január 26.

POLIMERTECHNIKA TANSZÉK

Pásztázó elektronmikroszkópiaPásztázó elektronmikroszkópia

Energiadiszperzív Röntgen SpektroszkópiaEnergiadiszperzív Röntgen Spektroszkópia

IMG1 100 µm

O K 100 µm

Au M 100 µm

C K 100 µm

Al K 100 µm

N K 100 µm

Si K 100 µm

0.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 9.00 10.50 12.00

keV

0

8000

16000

24000

32000

40000

48000

Cou

nts

C-K

N-K

O-K

Al-K

Si-K

Au-M

Au-M

Au-MAu-L Au-L Au-L

Au-L

KeV

Elektronbesugárzó berendezésElektronbesugárzó berendezésMontmorillonit (MMT)

(2-hidroxietil)-metakrilát (HEMA)

PAN

DSC, DMADSC, DMA

190 195 200 205 210 215 220 225 230 235

Temperature [oC]

Exo

220

230

240

250

260

190 195 200 205 210 215 220 225 230 235

Temperature [oC]

Exo

220

230

240

250

260

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM

Elektro-szálképzéssel előállított polimer nanoszálak

MOLNÁR KOLOS

2011. január 26.

POLIMERTECHNIKA TANSZÉK

Nanoszálak előállításának eljárásaAz elektro-szálképzés (electrospinning)Az elektro-szálképzés (electrospinning)

Jellemző szálátmérő: 10 nm … 5 mikron, jól szabályozható

Szálhossz: Potenciálisan végtelen (szálvégek nem kimutathatók)

Struktúra: Jellemzően rendezetlen szálpaplan, szálak között kötéspontok(nem rákkeltő, egészségre ártalmatlan)

Alapanyag: Polimerek, adalékolt polimerek, stb.Az alapanyag rendszerint oldat, de lehet ömledék is

Az eljárás: A szálak nyújtására a hagyományos szálképzési eljárásokkal szemben nem mechanikai, hanem elektrosztatikus erőket használ fel. Már 1902-ben felfedezték, de csak az utóbbi években vált jelentős területté

A szálképző és a szálgyűjtő jellemző távolsága 20 … 200 mm. A szálképző kapilláris csúcsa és a szálgyűjtő közé nagyfeszültséget kapcsolunk. A szálgyűjtő jellemzően földelt, a tápegység jellemzően egyenáramú,

feszültsége 5 … 30 kV. A szálképző térben kialakuló és vékonyodó szálak sztochasztikus pályákon

indulnak el a szálgyűjtő felé, ami véletlenszerű struktúrához vezet Az alapanyag fontos, hogy jó elektromos vezető legyen

Az elektro-szálképzés (electrospinning)Az elektro-szálképzés (electrospinning)

A: Oldat adagolásaB: Szálképző kapilláris / furatC: Nagyfeszültségű tápegységD: Szálképzési térE: Szálgyűjtő (kollektor)

Az eljárás vázlata

Szálképzés képekben - nanoszálak előállítása polimer oldatból

Az elektro-szálképzés (electrospinning)Az elektro-szálképzés (electrospinning)

Főbb alkalmazási területekAz elektro-szálképzés (electrospinning)Az elektro-szálképzés (electrospinning)

Szűréstechnikai alkalmazások-Víztisztítás (szennyeződések, nehézfémek kiszűrése, ioncserélők)-Füst- és porszűrés (HEPA-filter, kipufogógáz szűrés)

Energetikai alkalmazások- Napelemek (TiO2)- Kapacitorok- Akkumulátorok

Orvostechnikai alkalmazások-Idegsebészet-Szervátültetések, szintetikus protézisek-Sebkötözők-Szabályozott gyógyszerleadású készülékek

Szerkezeti anyag-Nanokompozitok erősítőanyaga

Tanszéki kutatásokAz elektro-szálképzés (electrospinning)Az elektro-szálképzés (electrospinning)

Nanoszálak lehetséges kompozitipari alkalmazásai:

•Nanoszálakkal és szálpaplanokkal erősített kompozitok

- Mikroszálas kompozitokban alkalmazva nem okoz jelentős tömegnövekedést, vagy méretváltozást

-A rétegközi nyírószilárdság akár 20%-al is megnövekedhet (GL/UP és PA nanoszálas kompozit)-A nanoszálak és nanopórusok kiválóan gátolják a repedésterjedést

Tanszéki kutatásokAz elektro-szálképzés (electrospinning)Az elektro-szálképzés (electrospinning)

Nanoszálas szálkötegek és fonalak előállítása folytonos üzemben

Célunk nano-szénszál létrehozása

Hajlékonyabb lenne, mint a jelenlegi rideg szénszálak, elméletileg a húzószilárdsága is jelentősen nagyobb, mint a ma használt anyagénak.

Várt eredmény: kiváló mechanikai tulajdonságok, könnyebb feldolgozhatóság.

Tanszéki kutatásokAz elektro-szálképzés (electrospinning)Az elektro-szálképzés (electrospinning)

Nanoszálas szálkötegek és fonalak előállítása

A nanoszálak megfelelő orientációja nehezen érhető el, de a saját fejlesztésű eljárássalmegoldható

2011. január 26.

Köszönjük a figyelmet!