قسم الفيزياء يناقش رسالة ماجستير تستخدم طريقة تفاعل الحالة الصلبة لتحضير المركب السيراميكي تيتانيت الباريوم وتدرس تأثيره على خصائص البوليمير PET

Print Friendly, PDF & Email

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم ) رسالة الماجستير الموسومة ( دراسة تطبيقية لبعض الخواص التركيبية والميكانيكية والكهربائية للمتراكب PET/BaTiO3 ) للطالب (عباس ماهر محيل البدري ) التي انجزها تحت اشراف التدريسي في القسم ( أ.م.د. عباس كريم سعدون ) ونوقشت من قبل اعضاء لجنة المناقشة المدرجة اسمائهم فيما يأتي :

  • أ.د. خالد هلال حربي (رئيسا)

  • أ.م.د. مي عبد الستار محمد نجيب (عضوا)

  • أ.م.د. أسيل مصطفى عبد المجيد (عضوا)

  • أ.م.د. عباس كريم سعدون (عضوا و مشرفا)

ويهدف البحث الى :

  • تحضير المركب السيراميكي تيتانيت الباريوم BaTiO3 بطريقة تفاعل الحالة الصلبة.

  • دراسة تأثير السيراميك على خصائص البوليمر PET لذلك تمت اضافة تيتانيت الباريوم وبتراكيز مختلفة الى البوليمر وذلك للحصول على متراكبات ذات خصائص تركيبية جيدة وخصائص عزلية عالية وفقدان عازل منخفض وتوصيلية حرارية واطئة.

تم في هذا البحث تحضير المركب السيراميكي تيتانيت الباريوم  BaTiO3 وذلك بخلط مادتي كربونات الباريوم (BaCO3) وثاني أوكسيد التيتانيوم(TiO2)  بطريقة تفاعل الحالة الصلبة وتم خلط المواد ووزنت بالوزن الجزيئي , وتم ايضا تحضير المتراكب بوليمر- سيراميك PET/ BaTiO3)) , بقيم مختلفة من البوليمر PET البولي تيريفثالات الأثلين الذي يحتوي على تراكيز مختلفة %X=0,10,20,30,40,50,60) wt ) من مسحوق تيتانيت الباريوم BaTiO3, بطريقة الكبس الحار.  حيث تمت دراسة بعض الخواص التركيبية (Structural Properties) للسيراميك وللمتراكبات, ومن نتائج فحص حيود الاشعة السينية XRD أمكن التعرف على نوع طور مادة تيتانيت الباريوم BaTiO3 المحضرة والذي هو الطور الرباعي (Tetragonal phase), اما نتائج XRD للمتراكبات البوليمر- سيراميك PET/ BaTi03  لوحظ بأن شدة  قمم البلورة في هذه الأطياف تزداد من المتراكبات المختلفة بشكل واضح مع الزيادات في محتوى السيراميك (BaTi03) في كل تركيبة مركبة. ومن خلال حساب الحجم البلوري (D) للسيراميك BaTiO3 وللمتراكبات PET/ BaTiO3  بالاعتماد على فحص X-ray  بتوظيف FWHM  في معادلة ديباي شرر تبين ان حجم بلورات السيراميك BaTi03 هو (36)nm وللمتراكبات PET/ BaTiO3 يتراوح حجم البلورات من (4-35)nm  حيث يتناسب حجم البلورة عكسيا مع عرض منتصف الشدة . اما نتائج فحص المجهر الالكتروني الماسح SEM حيث بينت نتائج صور SEM بان حجم الحبيبات للبوليمر PET تتراوح بين (0.3-0.7)ϻm ولمادة السيراميك BaTiO3 التي تم قياسها باستخدام (sieve) وكانت (5)ϻm , اما بالنسبة للمتراكبات PET/ BaTiO3 بينت صورة SEM بان هذه المتراكبات المحضرة لها بنية تشبه الصفيحة والتي تغيرت بعد ذلك الى هيكل بلوري مع انخفاض حجم الحبيبات وزيادة المساحات الحبيبية , حيث يبلغ حجم الحبيبات عند النسبة الوزنية (30)wt% من تيتانيت الباريوم BaTiO3 من (0.1-0.3)ϻm وللنسبة الوزنية (50)wt% من السيراميك حيث انخفض حجم الحبيبات الى (0.08)ϻm .

وعند دراسة خواص العزل الكهربائي لوحظ  حدوث زيادة ثابت العزل الكهربائي مع زيادة نسبة السيراميك في المتراكبات المحضرة . وكذلك يتناقص ثابت العزل مع زيادة الترد حيث كانت قيمة ثابت العزل(674)  عند (5) KHz  و (476) عند (1) MHz للنسبة الوزنية (10)wt% من تيتانيت الباريوم . و(951) عند(5)MHz  و (761) عند(1) MHz للنسبة الوزنية (60) wt% . اما بالنسبة  لعامل الفقد العزلي فقد وجد بانه يتناقص مع زيادة التردد وكذلك يتناقص مع  زيادة تركيز تيتانيت الباريوم . حيث وجد قيمة عامل الفقد (tanδ) عند (5)KHz هي (0.18) و (0.05) عند (1)MHz للنسبة الوزنية (10)wt% من السيراميك BaTiO3 . وكانت قيمة  (tanδ) (0.09) عند (5) KHz و (0.06) عند (1)MHz للنسبة الوزنية (60)wt% من السيراميك.

وكذلك تم حساب التوصيلية المتناوبة للمتراكبات المحضرة حيث لوحظ بان التوصيلية المتناوبة تتناقص مع زيادة نسبة السيراميك وتزداد التوصيلية المتناوبة مع زيادة التردد . حيث بلغت قيمة التوصيلية المتناوبة (3.6×10-7) عند (5)KHz و (4.1×10-7) عند (1) MHz للنسبة الوزنية (10)wt% و (2.4×10-7) عند (5) KHz و (2.8×10-7) عند (60)wt% من السيراميك BaTiO3 .

وأظهرت نتائج الخواص الميكانيكية بالنسبة الى المتراكب (PET/BaTiO3) ان اختبار الصلادة (Hardness Test) اظهرت نتائجه ان الصلادة  تزداد بإضافة دقائق السيراميك BaTiO3  للمتراكب  وتستمر الصلادة بالزيادة مع زيادة النسب  الوزنية لمادة التقوية حيث كانت افضل نتيجة عند نسبة (50)wt%. وأظهرت نتائج اختبار الانضغاطية ان مقاومة الانضغاطية تزداد عند اضافة الدقائق السيراميكية. اما نتائج اختبار التوصيلية الحرارية فتبدو ان التوصيلية الحرارية (Thermal Conductivity) للمتراكب (PET/BaTiO3)  تنخفض بزيادة تراكيز تيتانيت الباريوم في المتراكب PET/BaTiO3 .

وخلص الطالب في نهاية رسالته الى التوصيات الاتية :

  • يمكن دراسة انواع اخرى من السيراميك النانوي واضافته الى البوليمر .PET

  • يمكن دراسة انواع واسعة من البوليمرات المتوفرة وتكوين متراكب بوليمري .

  • يمكن استخدام سيراميك نانوي وتكوين متراكب نانوي نظراً للاستخدامات الواسعة والمتطورة للمتراكب البوليمري النانوي.

  • يمكن دراسة الفعالية البكتيرية للمتراكب البوليمري المستخدم.

  • يمكن دراسة متراكبات نانوية طبية  ودراسة الفحوصات الطبية المتعلقة  بالأسنان البوليميرية على سبيل المثال.

  • يمكن دراسة الفحوصات الهندسية الفيزيائية للمتراكب .PET/ BaTiO3

  • دراسة الخواص الميكانيكية الأخرى للمادة البوليمرية ومتراكباتها، والمتمثلة بخواص الزحف (Creep) والكلال (Fatigue) والبلى (Wear).

  • دراسة تأثير الأشعة فوق البنفسجية (UV) وكذلك الأشعة تحت الحمراء (IR) على خصائص المواد المتراكبة قيد البحث.


Applied Study For Some  Structural, Mechanical , and Electrical Properties of PET/BaTiO3 Composite

By Abbas Maher Mahyyal AL-Badry

  Supervised by   Dr . Abbas Karim Saadon