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Design of graphene based conductive blends

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Swain, Mitasha (2021). Design of graphene based conductive blends. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In this work, the effect of graphene platelet size on the electrical and rheological behavior of pure polymers and co-continuous blends was evaluated. Graphene presenting a surface area of 750 m2/g and a surface area of 50-80 m2/g was added in concentrations varying from 1 to 10 weight% to polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS) and 50/50 PMMA/PS blend. The materials were obtained by twin screw extruder. The blends were further annealed at 200oC for 30 minutes, 1 hour and 2 hours under a pressure of 0.8 MPa in the hydraulic press. The morphology and electrical properties of the material prior and after annealing were evaluated by scanning electron microscopy and by broadband dielectric spectroscopy. It was shown that PMMA presented a lower percolation threshold than PS and that using a blend could reduce the percolation threshold. It was also shown that using blends is an interesting method to reduce the percolation threshold. Furthermore, the results indicated that the percolation threshold was lower for blends filled with graphene nanoplatelets having a larger surface area. It was also shown that graphene nanoplatelets having high surface area migrate faster towards the more favorable phase than the graphene nanoplatelets having lower surface area thus affecting the electrical and rheological properties. The size of graphene nanoplatelets affect the redistribution of the graphene nanoplatelets in the formation of co continuous network and strength of the blend matrix.

Titre traduit

Conception de mélanges conductifs à base de graphène

Résumé traduit

Dans ce travail, l'effet de la taille des nanoparticules de graphène (GnP) sur le comportement électrique et rhéologique des polymères purs et des mélanges co continus a été évalué. Deux types de graphène présentant pour l’un, une surface spécifique de 750 m2/g, et pour l’autre, une surface spécifique de 50-80 m2/g ont chacun été mélangé dans des concentrations variant de 1 à 10% en poids avec le polyméthylméthacrylate (PMMA), ou avec du polystyrène (PS), ou enfin avec un mélange 50/50 de PMMA/PS. Les matériaux ont été obtenus par extrudeuse à deux vis. De plus, les mélanges ont été recuits à 200 ° C pendant 30 minutes, 1 heure et 2 heures sous une pression de 0,8 MPa dans la presse hydraulique. La morphologie et les propriétés électriques du matériau avant et après recuit ont été évaluées par microscopie électronique à balayage et par spectroscopie diélectrique à large bande. Il a été montré que le PMMA présentait un seuil de percolation inférieur à celui du PS et que l'utilisation d'un mélange de polymère pouvait réduire le seuil de percolation. De plus, les résultats ont indiqué que le seuil de percolation était plus bas pour les mélanges avec des nanoparticules de graphène ayant une plus grande surface. Il a également été montré que les nanoparticules de graphène ayant une surface spécifique élevée migrent plus rapidement vers la phase plus favorable que les nanoparticules de graphène ayant une surface spécifique inférieure affectant ainsi les propriétés électriques et rhéologiques. La taille des nanoparticules de graphène affecte la redistribution des nanoparticules de graphène dans la formation du réseau co-continu et le module de conservation du mélange.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master’s degree with thesis in mechanical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 67-71).
Mots-clés libres: nanoparticules de graphène, surface de contact, mélanges co-continus, effet de taille, recuit thermique, seuil de percolation, interfaces, conductivité électrique, module de conservation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Demarquette, Nicole R.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 05 oct. 2021 15:07
Dernière modification: 05 oct. 2021 15:07
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2728

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