Department Department Department Department Department Department Department

PhD Defense (Υποστήριξη Διδακτορικής Διατριβής) - Σάνδρα Γκερμπούρα

Ομιλητής: Σάνδρα Γκερμπούρα
Ίδρυμα/Οργανισμός: Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών

Τίτλος: ''Ανάπτυξη νανοσύνθετων υλικών γραφενίου με λειτουργικά πολυμερή ελεγχόμενης αρχιτεκτονικής'

Αίθουσα: Αίθουσα Σεμιναρίων 1, Κεντρικό Κτήριο, 1ος Όροφος
Ημερομηνία: 05.06.2018
Ώρα: 13:00 - 15:00

Περίληψη

   Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε η παρασκευή και η μελέτη σύνθετων υλικών σε στερεή και "μαλακή" κατάσταση ("soft" matter) χρησιμοποιώντας ως ενισχυτικό μέσο το γραφένιο. Η παρασκευή σύνθετων υλικών στερεής κατάστασης επιτεύχθηκε σ’ ένα οργανικό διαλύτη χαμηλού σημείου ζέσεως, το χλωροφόρμιο (CHCl3). Η αποφλοίωση του γραφίτη πραγματοποιήθηκε μέσω της μεθόδου αποφλοίωσης υγρής φάσης (Liquid-Phase Exfoliation) στο CHCl3 παρουσία πολυμεθακρυλικών μεθυλεστέρων (PMMA) διαφορετικών αρχιτεκτονικών που φέρουν στ’ άκρα ομάδες πυρενίου, PMMA(Py)n,  για την δημιουργία π-π αλληλεπιδράσεων μεταξύ γραφενίου και παραγόντων διασποράς με σκοπό τη παρασκευή ομογενών και σταθερών υβριδίων Γραφένιο/PMMA(Py)n και την χρήση αυτών ως ενισχυτικό μέσο.

    Η σύνθεση των γραμμικών και αστεροειδών πολυμερών πραγματοποιήθηκε με συνδυασμό των μεθόδων ελεγχόμενoυ ριζικού πολυμερισμού (ARGET ATRP) και χημείας "click". Ενώ, ο προσδιορισμός του ποσοστού της δραστικοποιήσης των πολυμερών Py-PMMA-Py, (PMMA-Py)3 και (PMMA-Py2)3 επιτεύχθηκε με τον καινοτόμο συνδυασμό των μεθόδων χρωματογραφίας αποκλεισμού μεγεθών (SEC) και φασματοσκοπία; υπεριώδους-ορατού (Uv-Vis). Συνεχίζοντας με τον χαρακτηρισμό των αιωρημάτων Γραφένιο/PMMA(Py)n χρησιμοποιήθηκε μια πλειάδα τεχνικών, όπως της φασματοφωτομετρίας Uv-Vis, της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας διέλευσης (TEM), της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM) και της φασματοσκοπίας σκέδασης Raman. Το τελεχηλικό Py-PMMΑ-Py αποδείχθηκε αποτελεσματικότερος σταθεροποιητής των γραφενικών αιωρημάτων σε σύγκριση με το πρόδρομο του, Py-PMMΑ και το μη δραστικοποιήμενο PMMA. Ενώ, από την συστηματική διερεύνηση κατάλληλων συνθηκών για την παρασκευή γραφενίου υψηλής συγκέντρωσης παρουσία του τελεχηλικού πολυμερούς, προέκυψε πως με συνδυασμό των μεθόδων shear mixing & tip sonication επιτυγχάνονται οι μέγιστες τιμές της συγκέντρωσης διασκορπισμένων γραφενικών φύλλων, CG. Μάλιστα, οι τιμές της CG που προσδιοριστήκαν είναι σημαντικά μεγαλύτερες σε σύγκριση με άλλες μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί στον ίδιο διαλύτη απουσία και παρουσία σταθεροποιητή. Επίσης, από την αποφλοίωση του γραφίτη παρουσία των αστεροειδών πολυμερών, διαπιστώθηκε πως οι  υψηλότερες τιμές της CG επιτεύχθηκαν παρουσία του (PMMA-Py2)3. Η συγκριτική μελέτη που πραγματοποιήθηκε για την επίδραση της μακρομοριακής αρχιτεκτονικής των συντεθέντων πολυμερών στην αποφλοίωση του γραφίτη, διαπιστώθηκε ότι ο αριθμός των πυρενίων που φέρουν τα πολυμερή στα άκρα άλλα και η αρχική συγκέντρωση πολυμερούς επηρεάζει σημαντικά την συγκέντρωση γραφενίου, CG.

   Σε ένα επόμενο στάδιο, ορμώμενοι από τις αξιόλογες ιδιότητες που παρουσιάζει το γραφένιο, επιχειρήθηκε η ενσωμάτωση των υβριδίων Γραφένιο/PMMA(Py)n μέσα σε πολυμερικές ίνες PMMA με τη χρήση της τεχνικής της ηλεκτροστατικής ινοποιήσης (electrospinning), με στόχο την παρασκευή νανοσύνθετων μεμβρανών PMMA/G-PMMA(Py)n. Μέσω της μικροσκοπίας SEM, διαπιστώθηκε πως η μορφολογία των ινών επηρεάζεται δραστικά από την παρουσία της ενισχυτικής φάσης. Η εισαγωγή των γραφενικών φύλλων μέσα στις ίνες επιβεβαιώθηκε και από την μικροσκοπία TEM. Επίσης, πραγματοποιήθηκε μελέτη των ηλεκτρικών ιδιοτήτων των νανοσύνθετων μεμβρανών μέσω της διηλεκτρική φασματοσκοπίας ευρέως φάσματος (BDS-Broadband Dielectric Spectroscopy). Διαπιστώθηκε πως η αύξηση της συγκέντρωσης Γραφενίου καθώς και η ύπαρξη ολιγοστρωματικών φύλλων γραφενίου συμβάλουν στην αύξηση της αγωγιμότητας. Έκτος από την βελτίωση ηλεκτρικών ιδιοτήτων, διαπιστώθηκε και βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των νανοσύνθετων μεμβρανών.

   Στο τελευταίο στάδιο της παρούσας εργασίας, διερευνήθηκε η παρασκευή σύνθετων ιονοπηκτωμάτων (ion gels) στο ιοντικό υγρό  [Bmim][PF6] και μελετήθηκε η επίδραση της παρουσίας του γραφενίου στις ιδιότητες (μηχανική απόκριση, αγωγιμότητα) τους. Τα πολυμερή που επιλεχθήκαν για την παρασκευή υβριδίων ήταν το τρισυσταδικό τριαδρομερές P(BzMA-co-tBuMA)-b-P(MMA-b-EG-b-MMA)-b-P(BzMA-co-tBuMA) και το τρισυσταδικό συμπολυμερές PEO-PS-PEO. Τα πολυμερή είναι τύπου A-B-A, όμως λόγω διαφορετικής διαλυτότητας που παρουσιάζουν οι συστάδες τους στο ιοντικό υγρό, αυτό-οργανώνονται σχηματίζοντας διαφορετικές δομές. Διαπιστώθηκε από τις ρεολογικές μετρήσεις των σύνθετων ιονοπηκτωμάτων ότι η ενίσχυση των μηχανικών ιδιοτήτων παρουσία του γραφενίου επηρεάζεται καθοριστικά από τη δομή που σχηματίζει το πολυμερές στο διαλυτή. Επίσης, για τα δύο συστήματα διαπιστώθηκε σημαντική βελτίωση της αγωγιμότητας με αύξηση της συγκέντρωσης του γραφενίου. Τέλος, πρέπει να τονισθεί ότι το ιονοπήκτωμα PEO-PS-PEO/Γραφένιο στο [Bmim][PF6] εμφανίζει συνδυασμό βελτιωμένων ιδιοτήτων, ητοι αύξηση αγωγιμότητας, ενίσχυση ρεολογικών ιδιοτήτων και θερμοκρασιακή σταθερότητα μέχρι τους 100 οC. Ακόμα σημαντικότερο, εμφανίζει μεγαλύτερη αγωγιμότητα από όλα τα μέχρι τώρα μελετηθέντα πολυμερικά ιονοπηκτώματα, γεγονός που το καθιστά υποψήφιο για εφαρμογές στους στερεούς ηλεκτρολύτες.

Πληροφορίες για τον Ομιλητή

 

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ

 

                     ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

                     

 

 

 

2013-τώρα

 

 

 

2010-2012

 

 

 

 

2006 - 2010

 

 

 

 

2000-2006

 

 

 

 

 

Διδακτορική διατριβή στο τμήμα Χημικών Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο Πατρών.

Θέμα διδακτορικής διατριβής:

"Ανάπτυξη νανοσύνθετων υλικών γραφενίου με λειτουργικά πολυμερή ελεγχόμενης αρχιτεκτονικής"

 

Μεταπτυχιακό δίπλωμα στην Επιστήμη και Τεχνολογία Πολυμερών στο Διατμηματικό τμήμα του Πανεπιστημίου Πατρών.

(Βαθμός: Λίαν Καλώς )

Μεταπτυχιακή εργασία:

"Φυσικά πηκτώματα συμπολυμερών κατά συστάδες πολυστυρολίου(PS)/πολυαιθυλενοξειδίου(PEO) σε ιονικά υγρά"

 

Τμήμα Επιστήμης των Υλικών, Σχολή Θετικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο Πατρών

(Βαθμός: 6.95)

Διπλωματική εργασία:

"Παρασκευή και χαρακτηρισμός λεπτών υμενίων NiO πάνω σε πολυμερή και γυαλί"

 

Μέση εκπαίδευση, Γυμνάσιο-Λύκειο Κρεστένων, Ν. Ηλείας

(Βαθμός: 17.9)

 

       

                      ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ

 

 

 

 

Effect of graphene on the mechanical response and ion conductivity in composite ion gels. S. S. Gkermpoura, G. Psarras C. S. Patrickios and C. Tsitsilianis*, in preparation (2018).

 

Star-shaped Pyrene-functional Poly(methyl methacrylates) as Dispersing Agents of Graphene in Chloroform: Towards Nanocomposite Fibrous Veils. S. S. Gkermpoura, K. D. Papadimitriou, E. N. Skountzos, I. Polyzos, M. G. Pastore Carbone, V. G. Mavrantzas, A. Kotrotsos, C. Galiotis and C. Tsitsilianis*, to be submitted (2018).

 

Molecular modelling combined with advanced chemistry for the rational design of efficient graphene dispersing agents. K. D. Papadimitriou, E. N. Skountzos, S. S. Gkermpoura, V. G. Mavrantzas, I. Polyzos, C. Galiotis, and C. Tsitsilianis*, ACS Macro Letters5, 24-29, (2016) Cover Story

 

"Salt-Induced Changes in Triblock Polyampholyte Hydrogels: Computer Simulations and Rheological, Structural, and Dynamic Characterization"

Margarita A. Dyakonova, Anatoly V. Berezkin, Konstantinos Kyriakos, Sandra Gkermpoura, Maria T. Popescu, Sergey K. Filippov, Petr Štěpánek, Zhenyu Di∥, Constantinos Tsitsilianis and Christine M. Papadakis, Macromolecules, 2015, 48 (22), 8177–8189.

 

"Colloidal stabilization of graphene sheets by ionazable amphiphilic block copolymers in various media", Maria-Teodora Popescu, Dimitrios Tasis,   Konstantinia D. Papadimitriou, Sandra Gkermpoura, Costas Galiotisac and Constantinos Tsitsilianis. RSC Adv. 2015, 5, 89447-89460.

 

"Thermo-Resistant Soft Glassy Suspensions of Polymeric Micellar Nanoparticles in Ionic Liquid", Sandra Gkermpoura, Marc Obiols-Rabasa, Zacharoula Iatridi and Constantinos Tsitsilianis, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 12411−12421.

 

                  ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΣΕ ΣΥΝΕΔΡΙΑ/ΗΜΕΡΙΔΑ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                

 

 

 

11ο Πανελλήνιο Συνέδριο Πολυμερών, Ηράκλειο Κρήτης, Ελλάδα, 3-5/11/2016

Τίτλος αναρτημένης εργασίας: "Synthesis and Characterization of 3-arm star PMMAs Bearing Pyrene Units as Dispersing Agents of Graphene" Poster Award

K.D Papadimitriou, S. Gkermpoura, C. Galiotis, C. Tsitsilianis

 

2nd Workshop of Graduates and Post-Docs in Chemical Engineering, ΙΤΕ/ΙΕΧΜΗ, Πανεπιστήμιο Πατρών, 21/09/2016

Τίτλος ομιλίας: "Stabilization of graphene sheets by pyrene functionalized star PMMAs"

K.D. Papadimitriou, S. Gkermpoura, I. Polyzos, C. Galiotis and C. Tsitsilianis

 

 4th International Symposium “Frontiers in Polymer Science”, Riva del Garda, Italy20-22/05/2015

Τίτλος αναρτημένης εργασίας: "Synthesis and atomistic simulation of pyrene functionalized α,ω-PMMA as dispersing agent of graphene for the fabrication of polymer nanocomposites"

K. D Papadimitiou, E. N. Skountzos, S. Gkermpoura, V. G. Mavrantzas, C. Galiotis and C. Tsitsilianis

 

10ο Πανελλήνιο Συνέδριο Πολυμερών, Πάτρα, Ελλάδα4-6/12/2014

Τίτλος ομιλίας: "Synthesis and Characterization of Pyrene end-Functionalized PMMAs as Dispersing Agents of Graphene"

K. D. Papadimitriou, S. Gkermpoura, C.Galiotis, C.Tsitsilianis.

Τίτλος αναρτημένης εργασίας: "Telechelic polyelectrolyte hydrogels: tuning the dynamics by temperature"

Maria Malvina Soledad Lencina, S. Gkermpoura, Maria Rikkou-Kalourkoti Costas S. Patrickios and Constantinos Tsitsilianis

 

Θερινό σχολείο "Graphene summer school", Πάτρα, Ελλάδα14-18/07/2014

 

German-Greek Workshop "Structural methods for the investigation of soft responsive matter 2014", Μονάχο, Γερμανία,             12-14/05/2014        

Τίτλος αναρτημένης εργασίας:"Association behavior of P(nBuMA10-co-TEGMA10)-b-PDMAEMA100-b-P(nBuMA10-co-TEGMA10) thermoresponsive telechelic polyelectrolytes with tunable hydrophobisity"" Poster Award

Soledad-Malvina Lencina, Sandra Germpoura, Costas Patrickios and Constantinos Tsitsilianis

9ο Πανελλήνιο Συνέδριο Πολυμερών, Θεσσαλονικη, Ελλάδα,             29-1/12/2012

Τίτλος αναρτημένης εργασίας: "Physical gels formed by a triblock copolymer in an ionic liquid"

Sandra Germpoura, Zacharoula Iatridi, Constantinos Tsitsilianis