ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة (تأثير درجة الحرارة والضغط على بعض الخواص التركيبية والبصرية لبوليمر PVA النانوي) للطالبة (تبارك محمد عواد خليل) التي انجزتها تحت اشراف التدريسية في القسم (أ. م. د مي عبد الستار محمد نجيب) ونوقشت من قبل أعضاء لجنة المناقشة المبينة أسمائهم فيما يأتي :
-
أ.د. خالد هلال حربي (رئيسا)
-
أ.م.د. اسامة عبد العزيز داخل (عضوا)
-
أ.م.د. ضحى مولود عبد اللطيف (عضوا)
-
أ.م.د. مي عبد الستار محمد (عضوا ومشرفا)
ويهدف البحث الى :
-
دراسة تأثير المعاملة الحرارية والضغط على بعض الخواص التركيبية التي تتضمن درجة التبلورية (Xc) , المقاس الحبيبي (D) , المسافات الداخلية للسلسلة الجزيئية (r) , والمسافات البينية بين الذرات d)) , للبوليمر النانوي النقي البولي فينيل الكحول (PVA) من خلال تشخيص حيود الاشعة السينية (XRD) .
-
دراسة تأثير المعاملة الحرارية والضغط على بعض الخواص البصرية التي تتضمن النفاذية (T) , الامتصاصية (A) , الانعكاسية (R) , معامل الانكسار (n) , معامل الامتصاص (α) , معامل الخمود (K) , ثابت العزل الكهربائي (ε) المعقد بالجزأين الحقيقي والخيالي للبوليمر النانوي النقي (PVA) من خلال الفحص بمقياس ( الطيف الضوئي – بالأشعة المرئية وفوق البنفسجية) ( UV-Vis ) .
تمت في هذا البحث دراسة بعض الخصائص التركيبية (Structural Properties) وتضمنت حيود الاشعة السينية وبعض الخصائص البصرية(Optical properties) تحت تأثير درجة الحرارة والضغط للبوليمر بولي كحول الفينيل (PVA) (polyvinyl alcohol) النانوي . وكذلك تم تحضير (30)عينة لغرض اجراء البحث .
كانت قيم درجات الحرارة المستعملة في هذا البحث (25,40,80,120,160)°C وقيم الضغوط المستعملة هي (7.5,8,8.5,9,9.5)MPa وكذلك (5) عينات كانت بوضع حر عند ضغط صفر . وتم تحضير هذه العينات لغرض اجراء الفحوصات اللازمة لهذه الدراسة .
ان المعلمات التركيبية (Structural parameters) التي تم حسابها من حيود الاشعة السينية (X-ray) هي كل من درجة التبلورية (degree of crystallinity) Xc والمقاس الحبيبي (Grain Size) D والمسافة الداخلية للسلاسل الجزيئية (Inter chain-distance) والمسافة البينية بين الذرات (d-spacing) . كذلك معلمات الخصائص البصرية التي هي النفاذية (Transmittance) والامتصاصية (Absorbance) والانعكاسية (Reflectance) ومعامل الانكسار(Refractive index) ومعامل الامتصاص Absorption coefficient) ( ومعامل الخمود ( Extinction coefficient ( وثابت العزل الكهربائي العقدي Complex dielectric constant (ε))) بجزأيه الحقيقي والخيالي .
من خلال النتائج , وجد ان درجة التبلورية Xc تتناقص مع زيادة درجات الحرارة لكل قيمة من قيم الضغط .وان المقاس الحبيبي(D) يتناقص مع زيادة درجات الحرارة ويتناقص مع زيادة الضغط . ومعدل المسافات الداخلية للسلاسل الجزيئية (r) عند كل ضغط معين لدرجات حرارة مختلفة تقل مع ارتفاع درجات الحرارة حتى تصل الى 120°C , وبعدها تبدأ المسافة بين السلاسل الجزيئية (r) بالزيادة مع زيادة درجات الحرارة . وان المسافات البينية بين الذرات عند درجة حرارة (25)°C عند الضغوط المختلفة , تنخفض عند الضغط (7.5)MPa ثم تزداد مع زيادة ضغط العينة وكذلك تنخفض مع زيادة قيم زاوية براك (θ) .
كذلك نتائج قياسات الخصائص البصرية اثبتت ان النفاذية (T) تقل مع ارتفاع درجات الحرارة عند كل ضغط على حدة. وان كل من الامتصاصية (A) و الانعكاسية (R) ومعامل الانكسار (n) ومعامل الامتصاص (α) ومعامل الخمود (K) وثابت العزل الكهربائي بجزأيه الحقيقي والخيالي جميع المعلمات التي ذكرت تزداد مع زيادة درجات الحرارة لكل ضغط معين.
وخلصت الطالبة الى التوصيات الاتية :
-
دراسة الخواص الميكانيكية للبوليمر (PVA) ودراسة تأثير المعالجة الحرارية عليها .
-
دراسة تأثير الظروف المناخية على الخواص التركيبية والميكانيكية للبوليمر بولي فينيل الكحول النانوي النقي (PVA).
-
تدعيم البوليمر (PVA) بمواد نانوية ودراسة تأثير ذلك على الخصائص التركيبية لل- PVA.
-
دراسة الخصائص المختلفة للبوليمر بعد تأثير الاشعاع عليها , ومقارنتها مع النتائج قبل التأثير.
-
دراسة التوصيلية الحرارية للبوليمر (PVA) , ودراسة تأثير المعالجة الحرارية عليها.
-
دراسة التوصيلية الكهربائية باستخدام منظومة LCR meter للبوليمر النانوي PVA)) النقي والمدعم بمواد نانوية .
-
دراسة AFM , SEM للخواص التركيبية ومقارنو نتائجها مع قياسات XRD لمادة PVA.
-
تصنيع خلية شمسية بعد ترسيب غشاء رقيق من مادة PVA باحدى الطرق الكيميائية ومن ثم ترسيبها علىSi.
Effect of temperature and pressure on some structural and optical properties of PVA nanopolymer
By Tabarq Mohammed Awad
Supervised by Asst.prof.Dr.Mai Abdulsatar Mohammed Najeeb
Aim of the Work
Studying the effect of heat treatment and pressure on some structural properties that include the degree of crystallinity (Xc), granular size (D), the internal distances of the molecular chain (r), and the interatomic distances (d)) of the pure nanopolymer polyvinyl alcohol (PVA) from During X-ray diffraction (XRD) diagnosis.
Studying the effect of heat treatment and pressure on some optical properties that include transmittance (T), absorbance (A), reflectivity (R), refractive index (n), absorption coefficient (α), attenuation coefficient (K), dielectric constant (ε) The complex with real and imaginary parts of pure nanopolymer (PVA) by UV-Vis spectrophotometry.
Abstract
In this research, some structural properties were studied, including X-ray diffraction and some optical properties under the influence of temperature and pressure of the pure nanopoly vinyl alcohol (PVA). Also, (30) samples were prepared for the purpose of conducting the research.
The temperature values used in this research were (25,40,80,120,160)°C, and the pressure values used were (7.5,8,8.5,9,9.5)MPa, as well as (5) samples that were in a free position at zero pressure. These samples were prepared for the purpose of conducting the necessary tests for this study.
The structural parameters that were calculated from X-ray diffraction are each of the degree of crystallinity (Xc), grain size (D), the inter-chain-distance and the distance between Atoms (d-spacing). As well as the parameters of the optical properties, which are Transmittance, Absorbance, Reflectance, Refractive index, Absorption coefficient, Extinction coefficient and Complex dielectric constant (ε)) in its real and imaginary parts.
Through the results obtained, it was found that the degree of crystallinity Xc decreases with increasing temperatures for each pressure separately. From the results of the values of grain size (D) it was found that the grain size decreases with increasing temperatures and decreases with increasing pressure. The average of the inter-chain-distance (r) at each pressure for different temperatures decrease with increasing temperatures until they reach 120°C, and then the inter-chain-distance (r) begins to increase with increasing temperatures. And the (d-spacing) between atoms at a temperature of (25)°C at different pressures, decrease at pressure (7.5) MPa, and then increase with the increase in sample pressure and also decrease with the increase in the values of Brack’s angle (θ).
Also, the results of the optical properties measurements proved that the transmittance (T) decreases with increasing temperature at each pressure separately. And each of the absorbance (A), reflectivity (R), refractive index (n), absorption coefficient (α), inertia coefficient (K), and the dielectric constant in its real and imaginary parts, all the parameters mentioned increase with increasing temperatures for each specific pressure.
Recommendations and future studies:
. Studying the mechanical properties of the polymer (PVA) and studying the effect of heat treatment on it.
. Study of the effect of climatic conditions on the structural and mechanical properties of pure nanopolyvinyl alcohol (PVA).
. Polymer reinforcement (PVA) with nanomaterials and study of its effect on the structural properties of PVA.
. Studying the different properties of the polymer after the effect of radiation on it, and comparing it with the results before the effect.
. Study the thermal conductivity of the polymer (PVA), and study the effect of heat treatment on it.
. Studying the electrical conductivity using the LCR meter system for the pure nanopolymer (PVA) supported by nanomaterials.
. AFM, SEM study of the s properties and their comparison with the XRD measurements of PVA.
. Fabrication of a solar cell after depositing a thin film of PVA by one of the chemical methods and then depositing it on Si.tructural
