Kompozitní materiály s fotocitlivou odezvou

Ing. Josef Osička

Doctoral thesis

Composite materials with photo-responsive

Abstract:

Fotocitlivé materiály patří mezi nové, rychle se rozvíjející inteligentní materiály moderní doby. Ukazují se být slibnými inteligentními systémy, které lze využít v mnoha současných a budoucích technologiích v oblastech jako jsou medicína, strojírenství, stavebnictví, získávání energie, senzorech a dalších. Velmi nadějnou skupinou těchto materiálů jsou foto-aktuující systémy s tvarovou pamětí. Jejich hlavní funkcí známou pod pojmem foto-aktuace, je schopnost rychle a reverzibilně měnit svůj tvar po vystavení se vnějšímu světelnému stimulu. Jejich reálné využití v praxi se potýká s několika omezeními. Obecně známe foto-aktuující systémy, zejména pak pevné materiály, nevykazují významnou změnu jejich rozměru, ta se obvykle pohybuje řádově 0.001% původní velikosti. Proto je hlavní cíl této práce zaměřen na kompozitní systémy, kde kombinace matrice i plniva, které mají schopnost foto-aktuace, má synergický efekt. Nicméně, tyto systémy mají řadu nevýhod, které je třeba vyřešit. Nízká kompatibilita plniva s matricí způsobuje nedostatečnou disperzi částic v takovémto systému, což vede k nízké tepelné vodivosti a finálně ke špatným mechanickým vlastnostem, stejně tak k nedostatečných foto-aktuačním schopnostem. Zmíněné nevýhody mohou být eliminovány modifikací plniva kompaktní polymerní vrstvou, která má takové povrchové vlastnosti, které mohou významně zvýšit kompatibilitu plniva s matricí, a tak přispět k podstatnému zlepšení celkových vlastností.

Abstract:

Photo-responsive materials belong among novel, fast-developing intelligent materials of modern era. They seem to be promising smart systems in many current and future technologies i.e. in medicine, mechanical and construction engineering, energy harvesting, sensors etc. Very encouraging group of these materials is represented by photo-actuating (PA), shape-memory systems. Their main feature known as photo-actuation is capability to rapidly and reversibly change their shape after external light exposure. However, there are several limitations reducing their real-life utilization. Generally known A systems, mainly solid materials, suffer from not very significant dimension change that is usually in order of 0.001% of original shape. Hence, the main aim of this work is focused on composite systems, in which the combined PA effect of matrix and filler is frequently synergic, but those systems also possess many drawbacks that need to be solved, i.e. low compatibility of filler to the matrix related poor dispersibility in such system, resulting to the low thermal conductivity and finally poor mechanical properties as well as PA capabilities. The mentioned drawbacks can be reduced by modifying the filler with compact polymer layer possessing such surface properties those can significantly enhance particle/matrix compatibility and thus ontribute to considerably improve overall properties.

Keywords

SI-ATRP, grafen oxid, fotoaktuace, světlostimulující materiály, dielektrika, dynamická mechanická analýza, inteligentní materiály.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 7. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 15. 9. 2020
• Supervisor: Ing. Miroslav Mrlík, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Technology of Macromolecular Compounds