GCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Shimadzu FTIR talk letter vol. 36

Ostatní | 2021 | ShimadzuInstrumentace
FTIR Spektroskopie, Mikroskopie
Zaměření
Průmysl a chemie, Materiálová analýza
Výrobce
Shimadzu

Souhrn

Význam tématu


Ve světě materiálového inženýrství i analytické chemie hraje klíčovou roli vývoj lehkých, ale zároveň multifunkčních kompozitů a precizní identifikace materiálů. Carbon-fiber-reinforced plastics (CFRP) se stále častěji prosazují v letectví a automobilovém průmyslu pro svou nízkou hmotnost, ale trpí nízkou vodivostí a poškozením při úderech blesku. Současně metody Fourierovy transformace infračervené spektroskopie (FTIR) umožňují rychlou analýzu plastů, od běžných obalů až po mikroplasty, a pokročilé interferometry zajišťují vysokou kvalitu spektroskopických dat, nezávisle na okolních podmínkách.

Významně tak roste poptávka po:
  • multifunkčních CFRP kompozitech s integrovanou blesko-ochranou bez těžkých kovových vrstev,
  • pokročilých interferometrech pro přesné měření FTIR spekter,
  • univerzálních postupech FTIR analýzy plastů pro třídění, recyklaci a detekci degradace.

Cíle a přehled studie / článku


Text kombinuje tři klíčové příspěvky:
  • vývoj CFRP kompozitů s intrinsicky vodivým polymerním matricí (polyanilin, PANI),
  • popis principů a konstrukční řešení Michelsonových interferometrů pro FTIR spektrofotometry,
  • postupy FTIR identifikace běžných a speciálních plastů, včetně biodegradovatelných, biomateriálů a degradovaných vzorků.

Použitá metodika a instrumentace


Vývoj vodivých kompozitů:
  • doping polyanilinu (PANI) kyselinou dodecylbenzensulfonovou (DBSA) a cross-linkerem divinylbenzenem (DVB),
  • částečné zahřívání a mechanické míchání pro simultánní doping a síťování,
  • vyhodnocení dopingu a mechanických vlastností pomocí FTIR (ATR modul), měření vodivosti a blesko-testy na vyrobených CFRP panelech.

Interferometry FTIR:
  • klasický Michelsonův interferometr s pohyblivým a pevně ukotveným zrcadlem,
  • He-Ne laser pro stabilní měření optické dráhy (IFG sampling ≈314 nm),
  • mechanismus dynamického zarovnání zrcadel pro eliminaci fluktuací úhlu zrcadla a zajištění reprodukovatelných IFG.

Analýza plastů FTIR:
  • single-reflection ATR spektroskopie (IRSpirit + QATR-S),
  • FTIR mikroskopie pro vzorky 10–100 µm (IRTracer-100 + AIM-9000),
  • vyhledávání ve standardních komerčních knihovnách, doplněných o specializované databáze pro UV-degradované a tepelně degradované plasty.

Hlavní výsledky a diskuse


Kompozity CFRP s PANI matricí:
  • optimalizovaný proces míchání a dopingu vedl k materiálu s vodivostí srovnatelnou s kovovou ochranou,
  • blesko-testy ukázaly prakticky žádné poškození oproti standardní epoxy matrix CFRP.

Interferometry FTIR:
  • dynamické vyrovnávání zrcadel významně redukuje IFG fluktuace,
  • He-Ne detekce a FFT zpracování zaručují vysoké rozlišení (<0,1 % variabilita vzorkování),
  • seminář v LIGO potvrzuje, že interferometrie je stále otevřené pole pro pokročilý výzkum.

FTIR analýza plastů:
  • identifikace „biomass“ PE tašek a biodegradovatelných škrobových obalů,
  • rozeznání PHBH a PP slámek,
  • detekce UV a tepelné degradace okenní folie díky specializovaným knihovnám (Plastic Analyzer method package).

Přínosy a praktické využití metody


Vývoj vodivých CFRP:
  • snižuje hmotnost a náklady na letecké konstrukce bez těžkých kovových vrstev,
  • eliminace rizika galvanické koroze a zjednodušení údržby.

FTIR spektroskopie:
  • univerzální metoda pro kontrolu kvality plastů, třídění recyklátů a odhalování degradace,
  • rychlá, neinvazivní a vysoce citlivá technika vhodná pro rutinní i výzkumné laboratoře.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • další optimalizace polymerních matric s cílem zvýšit mechanickou pevnost PANI/CFRP,
  • implementace polovodičových laserů v interferometrech pro snížení rozměrů a nákladů,
  • rozšíření FTIR knihoven o další typy degradovaných a biologicky rozložitelných plastů,
  • automatizované workflow pro analýzu mikroplastů v environmentálních vzorcích,
  • kombinace FTIR s dalšími technikami (Raman, NIR) pro komplexní materiálovou charakterizaci.

Závěr


Spojením inovativních materiálových přístupů a pokročilé spektroskopie vznikají řešení, která zvyšují funkčnost a udržitelnost kompozitů a plastů. Multifunkční CFRP s vodivými polymery přináší efektivní ochranu proti blesku bez přídavných kovových vrstev, moderní interferometry zajistí spolehlivá FTIR data a specializované knihovny umožňují přesnou identifikaci běžných i degradovaných plastů. Tato kombinace přístupů otevře cestu k lehčím, odolnějším a ekologičtějším materiálům i analytickým protokolům.

Reference


  1. V. Kumar, T. Yokozeki et al., Mechanical and electrical properties of PANI-based conductive thermosetting composites, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 34 (2015) 1298.
  2. T. Yokozeki et al., Development and characterization of CFRP using a polyaniline-based conductive thermoset matrix, Composites Science and Technology, 117 (2015) 277.
  3. V. Kumar et al., Cationic scavenging by polyaniline: Boon or Bane from synthesis point of view of its nanocomposites, Polymer, 149 (2018) 169.
  4. Y. Zhou et al., Comparison of semi-doped PANI/DBSA complex achieved by thermal doping and roll-mill process: A new perspective for application, Polymer, 202 (2020) 122723.
  5. Fourier Transform Infrared Spectroscopy—FT-IR for Chemists, Editor: Jiro Hiraishi, Gakkai Shuppan Center.
  6. Fundamental and Practical FT-IR, Autor: Mitsuo Tasumi, Tokyo Kagaku Dojin.
  7. Fee-Incurring Plastic Checkout Bags Starts on July 1, 2020, METI, přístup 12. 11. 2020.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
Fourier Transform Infrared Spectrophotometer IRSpirit-X Series - C103-E418A
C103-E418A Fourier Transform Infrared Spectrophotometer IRSpirit-X Series IRSpirit , Ready to Run ™ Space-Saving, Expandable • Great for Small Lab Spaces • Standard-Sized Sample Compartment in a Compact Bench FTIR Made Easier • IR Pilot ™ Pre-built Macro Program •…
Klíčová slova
irspirit, irspiritdehumidifier, dehumidifierabs, absedx, edxlabsolutions, labsolutionsinfrared, infraredftir, ftirfourier, fouriertransform, transformspectrophotometer, spectrophotometercontaminant, contaminantfunction, functiondata, datainterferometer, interferometerhumidity
Fourier Transform Infrared Spectrophotometer IRTracer-100
C103-E091D Fourier Transform Infrared Spectrophotometer IRTracer-100 High-Sensitivity New Levels of Performance and Quality Created by Excellent Sensitivity, Speed and Resolution Sp Hig h - eed Hig h - Re s o l u tio n Excellent Sensitivity, Speed and Resolution…
Klíčová slova
labsolutions, labsolutionsfilms, filmsanalysis, analysiscontaminant, contaminantdata, dataprogram, programinterferometer, interferometerproject, projectmirror, mirrorthin, thinidentification, identificationtests, testsrubber, rubbermacro, macroholder
Fourier Transform Infrared Spectrophotometer IRSpirit-X Series
C103-E418A Fourier Transform Infrared Spectrophotometer IRSpirit-X Series IRSpirit , Ready to Run ™ Space-Saving, Expandable • Great for Small Lab Spaces • Standard-Sized Sample Compartment in a Compact Bench FTIR Made Easier • IR Pilot ™ Pre-built Macro Program •…
Klíčová slova
irspirit, irspiritdehumidifier, dehumidifierabs, absedx, edxlabsolutions, labsolutionsinfrared, infraredftir, ftirfourier, fouriertransform, transformspectrophotometer, spectrophotometercontaminant, contaminantfunction, functiondata, datainterferometer, interferometerhumidity
IRSpirit - Fourier Transform Infrared Spectrophotometer
C103-E114D Fourier Transform Infrared Spectrophotometer IRSpirit IRSpirit ™, Ready to Run Space-Efficient with High Expandability • Compact FTIR that travels where it's needed. • For sites with only a narrow space available, samples can be measured with the unit positioned…
Klíčová slova
irspirit, irspiritlabsolutions, labsolutionscontaminant, contaminantdata, datafourier, fouriertransform, transformspectrophotometer, spectrophotometerinfrared, infraredplastics, plasticsdamaged, damagedanalysis, analysislibrary, libraryftir, ftirproject, projectcandidate
Další projekty
LCMS
ICPMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.