Naslov (srp)

Термичка и акустичка својства целулозних влакнастих материјала : докторска дисертација

Autor

Pavlović, Sanja S., 1974-

Doprinosi

Popović, Dušan M., 1966-
Kasalica, Bećko, 1961-
Stanković, Snežana, 1967-
Poparić, Goran, 1965-

Opis (eng)

In this doctoral dissertation we studied the thermal and acoustic characteristics ofcellulose fibrous materials with different structural and physical properties, made of cotton,hemp, viscose and their mixture and examined their acoustic characteristics after plasmatreatment. Processes and reactions mechanisms that take place in plasma and at the surfaceborder between the two mediums, plasma and material, leading to modification of cellulosefibrous materials surface and changes in their acoustic characteristics due to thatmodification, were also theoretically and experimentally investigated.Dynamic thermal characteristics of cellulose knitted fabrics, thermal diffusivity andthermal absorptivity were also measured by a new experimental method that was appliedfor the first time and which is based on the Newton's law of cooling. The obtainedexperimental results of the dynamic thermal characteristics of cellulose materials are thenpresented, analyzed, compared and some conclusions were presented.In order to determine the acoustic characteristics of cellulose fibrous materials, wemeasured sound absorption coefficient of selected samples of cellulose fibrous materialsusing transmission function method device with the sound tube with two microphones,which has been designed as per the ISO 10534-2, defined by the International StandardsOrganization (ISO). Plasma treatment of cellulose fibrous materials was carried out in low-temperature, radio-frequency plasma conditions, with pure argon gas and with the mixtureof gases, argon and nitrogen.The obtained experimental results of sound absorption coefficient (SAC) forcellulose fibrous materials before and after argon plasma treatment show the increase in thesound absorption coefficient (SAC) in almost the entire sound frequencies range. Thechange in sound absorption coefficient of material samples after argon plasma treatment,indicates the increase in their ability to absorb the mechanical energy of sound after theplasma treatment.The additional investigation and measurements of the processes that occur in thereactor during the plasma treatment, mechanisms of the plasma particle interactions withcellulose fibrous materials surface, as well as morphological, physical and chemicalchanges at the fiber surface in cellulose materials, which due to these interactions occurred,were performed.Alongside the sample treatment in plasma, OES (optical emission spectroscopy)diagnostics was performed for all applied conditions in a plasma reactor.The electron energy distribution function (EEDF) is also calculated for all the appliedplasma conditions by using a previously developed and used model simulation for electrontransport, excitation and ionization of argon atoms by collisions with free electrons in theRF-plasma.To examine the macro-structural changes in the treated materials, additionalanalysis of surface materials using electron microscopes (SEM) are conducted.For more in-depth examination of the impact of plasma treatment on natural fibrouscellulose materials, we analyzed the changes in chemical composition that occur at thesurface of the treated materials. For that purpose we used X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDAX).These experimental and theoretical results are presented in this thesis as well as theimportant conclusions about the possible morphological, physical and chemical changes onthe treated cellulose material surface that lead to an increase in their ability to absorb soundwaves.

Opis (srp)

У овој докторској дисертацији проучаване су термичке и акустичке особинецелулозних влакнастих материјала различитих структурних и физичких особина,израђених од памука, конопље, вискозе и њихових мешавина и испитиване су њиховеакустичке карактеристике после третирања у плазми. Такође су теоријски иекспериментално детаљно разматрани процеси и механизми реакција у плазми и награници између две средине, плазме и материјала, који доводе до модификацијаповршине целулозних влакнастих материјала, а услед којих се мењају њиховеакустичке особине.Измерене су динамичке термичке особине целулозних влакнастих плетенихматеријала, топлотна дифузивност и топлотна апсорбивност, помоћу новеексперименталне методе која је први пут примењена а која се заснива на Њутновомзакону хлађења. Добијени резултати мерења динамичких термичких карактеристикаиспитиваних целулозних материјала су затим представљени, анализирани, поређении изведени су одређени закључци.У циљу одређивања акустичких особина целулозних влакнастих материјалаизвршена су мерења коефицијента апсорпције звука изабраних узорака целулознихвлакнастих материјала методом преносне функције, помоћу уређаја са звучном цевиса два микрофона, који је конструисан на основу стандарда ISO 10534-2,дефинисаног од стране Међународне Организације за Стандарде (ISO). Третирањецелулозних влакнастих материјала извршено је у ниско-температурној, радио-фреквентној плазми са гасом аргоном и са мешавином гасова, аргона и азота.Резултати мерења звучног коефицијента апсорпције (SAC) целулознихвлакнастих материјала пре и после третирања у плазми са гасом аргоном, показaли суповећање коефицијента апсорпције звука (SAC) скоро у целом опсегу датихфреквенција звука. Промена коефицијента апсорпције звука узорака третираних уплазми са аргоном, показује да се повећава њихова способност да апсорбујумеханичку енергију звука после третирања у плазми.Да би се детаљније испитали процеси који се дешавају у плазма реактору завреме третирања материјала у плазми, механизми процеса који се дешавају приликоминтеракција честица плазме и површине третираних целулозних влакнастихматеријала као и морфолошке, физичке и хемијске промене на површини влаканацелулозних материјала које су услед тих интеракција настале, извршена су додатнамерења и анализе.Истовремено са третирањем узорака у плазми извршена је и OES (oптичкаемисиона спектроскопија) дијагностика за све примењене услове у плазма реактору.Такође је израчуната и функција расподеле електрона по енергијама (EEDF), за свепримењене услове у плазми помоћу предходно развијеног и коришћеног моделасимулације за транспорт електрона, ексцитацију и јонизацију атома аргона путемсудара са електронима у RF-плазми.Да би испитали макро-структурне промене третираних материјала извршенесу додатне анализе површине материјала помоћу електронског скенирајућегмикроскопа (SEM).За детаљније испитивање утицаја третирања у плазми на природне целулознематеријале, анализирали смо промену хемијског састава до које долази на површинитретираних материјала. У ту сврху користили смо рендгенску фотоелектричнуспектроскопију (XPS) и рендгенски енергетски-дисперзиони спектроскоп (EDАX).У овој тези приказани су добијени експериментални и теоријски резултати иизведени су закључци о могућим морфолошким, физичким и хемијским променамана површини третираних целулозних материјала које доводе до повећања њиховеспособности да апсорбују звучне таласе.

Opis (srp)

Физика - Примењена физика / Physics - Applied physics Datum odbrane: 20.02.2020.

Jezik

srpski

Datum

2019

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Fizika plazme

целулозна влакна, конопља, памук, коефицијент апсорпције звука, топлотна дифузивност, топлотна ефузивност, третирање у плазми, аргон, азот, текстилни материјали, плазма модификација, парамери плазме, радиофреквентно пражњење, акустичка и топлотна изолација

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Fizika plazme

cellulose fibers, hemp, cotton, sound absorption coefficient, thermal diffusivity, thermal absorptivity, plasma treatment, argon, nitrogen, textile materials, plasma modification, plasma conditions, RF discharge, acoustics and thermal insulation