Korniejenko, Kinga
Type: Dissertation
Release date:
2018
Abstract:
W ostatnich latach coraz częściej podkreśla się konieczność przejścia w gospodarce europejskiej na tzw. gospodarkę o obiegu zamkniętym. Coraz większego znaczenia nabiera racjonalna gospodarka zasobami naturalnymi oraz wykorzystanie materiałów odpadowych. Rosnąca świadomość ekologiczna społeczeństwa, w tym świadomość konieczności opierania gospodarki na zrównoważonym rozwoju sprawia, że coraz częściej poruszana jest kwestia wpływu na środowisko w różnych dziedzinach aktywności człowieka. Obecnie jedną z branż mających najistotniejszy wpływ na generowanie zanieczyszczeń jest budownictwo. Podejmowane są obecnie liczne prace dążące do zmniejszania energochłonności rozwiązań dla budownictwa oraz zmniejszenia liczby generowanych odpadów. Są to główne czynniki motywujące do prac badawczych nad nowymi, innowacyjnymi rozwiązaniami materiałowymi. Celem głównym pracy jest otrzymanie nowych kompozytów na osnowie geopolimeru umacnianego włóknami, możliwych do zastosowania jako materiały konstrukcyjne, w szczególności materiały do zastosowań w budownictwie. Celami szczegółowymi pracy są:
• ocena możliwości zastosowania poszczególnych włókien jako wypełniacza dla wybranych kompozytów na przygotowanej wcześniej osnowie geopolimerowej,
• analiza struktury i właściwości mechanicznych kompozytów na bazie geopolimerów w zależności od ilości wypełniacza,
• ocena możliwości zastosowania otrzymanych kompozytów jako materiału konstrukcyjnego przyjaznego dla środowiska,
• analiza dotychczas stosowanych materiałów konwencjonalnych na wybrane zastosowania konstrukcyjne i porównanie ich właściwości z otrzymanymi kompozytami.
W rozdziale pierwszym i drugim został szczegółowo opisany stan zagadnienia dotyczącego tematu pracy. Przedstawione informacje związane są ze stanem badań nad materiałami geopolimerowymi z różnymi rodzajami wypełnień z włókien, zarówno naturalnych, jak i chemicznych. Opis skoncentrowany jest na wykorzystaniu włókien krótkich, niemniej jednak w celu ukazania całości stanu obecnego odniesienia do wybranych badań w zakresie wzmocnienia kompozytów geopolimerowych włóknami długimi i tkaninami okazały się niezbędne. Analiza została przeprowadzona na bazie artykułów naukowych w szczególności z wykorzystaniem baz tj. ScienceDirect (język angielski), Scopus (język angielski) i Google Scholar (język angielski oraz język polski). W badaniach uwzględniono zarówno materiały aktywowane alkalicznie, jak i polimery nieorganiczne oraz geopolimery. Opis jest uzupełniony badaniami, które były prowadzone w Instytucie Inżynierii Materiałowej Wydziału Mechanicznego Politechniki Krakowskiej w ramach projektu pn. "Development of eco-friendly composite materials based on geopolymer matrix and reinforced with waste fibers" („Rozwój przyjaznych dla środowiska kompozytów geopolimerowych wzmacnianych włóknami odpadowymi"). Projekt jest realizowany w ramach ERANet-LAC: Latin America, Caribbean and European Union, programu finansowanego przez Komisję Europejską w ramach 7 Programu Ramowego w ramach działania Research and Technology Development (FP7), w temacie #02: Waste management, recycling and urban mining (project no. ELAC2015/T02-0721).
Na bazie dokonanego przeglądu literatury i określenia stanu obecnego został sformułowany cel pracy oraz jej tezy. Zostają one omówione w rozdziale trzecim.
W rozdziałach czwartym i piątym zaprezentowane zostają surowce służące do wytwarzania kompozytów oraz zostaje przedstawiony proces ich syntezy. Rozdział czwarty opisuje rodzaje włókien chemicznych i naturalnych wybrane do badań. Są to włókna szklane, włókna węglowe oraz włókna kokosowe. Dwa pierwsze z nich zostały wybrane ze względu na własności mechaniczne i przewidywane własności mechaniczne kompozytów. Włókna naturalne zostały wybrane z uwagi na możliwość porównania własności włókien chemicznych i naturalnych. Wybrano włókna kokosa ze względu na możliwość wykorzystania wyników badań również w ramach wyżej wymienionego projektu oraz ze względu na ich własności mechaniczne.
Rozdziały szósty i siódmy stanowią prezentację przeprowadzonych badań w ramach pracy, w tym badań własności mechanicznych oraz prowadzonych badań pomocniczych tj. obserwacje na skaningowym mikroskopie elektronowym, które pokazują strukturę badanych kompozytów.
Pracę zamykają rozdziały ósmy i dziewiąty, w których zostają podsumowane i omówione otrzymane rezultaty w kontekście oceny możliwości zastosowania projektowanych kompozytów jako materiału konstrukcyjnego przyjaznego dla środowiska oraz pokazane zostają przyszłe kierunki badań. W rozdziale ósmym wyniki przeprowadzonych badań zostają omówione w kontekście porównawczym z innymi pracami w zakresie materiałów geopolimerowych oraz własności otrzymanych kompozytów zostają porównane ze standardowymi materiałami wykorzystywanymi w branży budowlanej. W rozdziale dziewiątym pokazane są współczesne wyzwania badawcze związane z materiałami geopolimerowymi zbrojonymi włóknami.
