Zpevnění polymerních kompozitů uhlíkovými nanotrubkami - Kuběna, Martin (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství)
Tato diplomová práce se zaměřuje na vliv uhlíkových nanotrubic (CNT) na mechanické vlastnosti kompozitního materiálu s polyuretanovou (PU) matricí. Zkoumaný materiál byl dodán ve formě tenkých filmů s tloušťkou od 0,2 mm do 1,2 mm. V teoretické části této diplomové práce je popsána výroba, vlastnosti a použití kompozitních materiálů PU/CNT, dále jsou zde uvedeny technologie přípravy a vlastnosti obou složek tohoto kompozitního materiálu. V teoretické části je také popsán princip tahových zkoušek polymerních materiálů. Experimentální část byla primárně zaměřena na porovnání tahových vlastností kompozitního materiálu PU/CNT s tahovými vlastnostmi čistého PU. Nejprve tedy byly zkoumány tahové vlastnosti čistého PU, kde byl posuzován vliv různých faktorů (rychlost zatěžování, tloušťka vzorků, tepelné zpracování a stárnutí). U čistého PU byly provedeny také zkoušky relaxace napětí a zkoušky se změnou rychlosti deformace v průběhu zatěžování. Poté byly provedeny tahové zkoušky také u kompozitního materiálu PU/CNT a výsledky byly porovnány s výsledky tahových zkoušek čistého PU. Kompozitní materiál PU/CNT byl připraven s různými koncentracemi, tudíž bylo možno vyhodnotit vliv obsahu CNT na tahové vlastnosti tohoto kompozitu. V poslední části této práce byly provedeny tahové zkoušky PU kompozitního materiálu s funkcionalizovanými uhlíkovými nanotrubicemi (PU/FCNT), kde byl studován vliv modifikace povrchu CNT. Bylo prokázáno, že vliv přítomnosti CNT i FCNT na mechanické vlastnosti kompozitu není výrazný. Tento závěr je diskutován na základě prací jiných autorů, ze kterých také nevyplývá jednoznačně pozitivní vliv CNT nebo FCNT na mechanické vlastnosti kompozitů s polymerní matricí.

This diploma thesis focuses on the influence of carbon nanotubes (CNTs) on the mechanical properties of a composite material with polyurethane (PU) matrix. The material was supplied in the form of thin films with thickness from 0.2 mm to 1.2 mm. The theoretical part of this thesis describes the production technology, properties and applications of composite materials PU/CNTs, and also deals with preparation technology and properties of both components of this composite material separately. The theoretical part also describes the principle of tensile testing of polymer materials. The experimental part of the thesis was primarily focused on comparing the tensile properties of a composite material PU/CNTs with tensile properties of pure PU. At first, tensile properties of pure PU were investigated, while the influence of various factors like strain rate, specimen thickness, heat treatment and aging was examined. In adition, stress relaxation tests and tests with strain rate jumps were performed on pure PU specimens. Then composite PU/CNTs was tested in tension and the results were compared with the results of tensile tests of pure PU. Composite material PU/CNTs was prepared with various concentrations, so it was possible to determine the effect of CNTs content on the tensile properties of the composite. The last part of this thesis deals with tensile tests of PU composite material with functionalized carbon nanotubes (PU/FCNTs), where the influence of surface modification (functionalization) of CNTs on the tensile properties composites was investigated. It was shown that the effect of both CNT and FCNT on mechanical properties of the composite is not significant. This conclusion was discussed on basis of the works of other authors, which do not unambiguously proved the positive effect of CNT or FCNT on mechanical properties of composites with polymer matrix.
Hardenning of polymeric composites by nanotubes
Keywords: Polyuretan (PU); uhlíkové nanotrubice (CNT); tahová zkouška; funkcionalizace; mechanické vlastnosti; Polyurethane (PU); carbon nanotubes (CNTs); tensile test; functionalization; mechanical properties