Oι πολυλειτουργικές δομές αποτελούν έναν εξαιρετικά ενδιαφέρον τομέα στην τεχνολογία των σύνθετων υλικών, εξαιτίας των διαφόρων δυνατοτήτων που προσφέρουν για εκτέλεση παρακολούθησης δομικής ακεραιότητας, ελέγχου θερμοκρασίας, εντοπισμό παραμορφώσεων ή βλαβών, συγκομιδής και αποθήκευσης ενέργειας. Η παρούσα ερευνητική εργασία διπλώματος εξειδίκευσης αποτελείται από την κατασκευή της μετρητικής διάταξης για το κομμάτι των θερμοηλεκτρικών μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν και από τη στοχευμένη ερευνητική προσπάθεια βελτίωσης της θερμοηλεκτρικής απόδοσης δομικών σύνθετων εποξειδικής μήτρας υλικών ενισχυμένων με ίνες άνθρακα, με τελικό στάδιο την κατασκευή πρότυπης συσκευής θερμοηλεκτρικής γεννήτριας. Πιο συγκεκριμένα, αρχικά πραγματοποιήθηκε συστηματική μελέτη γραφιτικών δομών, ινών άνθρακα και νανοσωλήνων άνθρακα ως προς τη θερμοηλεκτρική τους απόκριση. Ακολούθως, κατασκευάστηκε και μελετήθηκε πρότυπη-εύκαμπτη συσκευή θερμοηλεκτρικής γεννήτριας, η οποία εκμεταλλεύεται την καλή θερμοηλεκτρική απόκριση των ινών άνθρακα, ώστε έπειτα να δοκιμαστεί η ενσωμάτωση της συσκευής σε προηγμένο σύνθετο υλικό. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη της απόδοσης της πολυλειτουργικής δομής ως προς τη συγκομιδή θερμοηλεκτρικής ενέργειας και ως προς τη δομική της ακεραιότητα.
(EL)
Multifunctional structures are an extremely interesting section of composite science and technology, due to their potential implementation in structural health monitoring, temperature control, strain or damage sensing, energy harvesting and storage. In this work, a homemade set-up for the purpose of thermoelectric measurements was constructed and a parametric study of the electric and thermoelectric response of graphitic structures, was carried out and was aiming to optimize the thermoelectric performance of advanced composites, with the final stage a fabrication of a prototype CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) laminate TEG (Thermoelectric Element Generator). More specifically, initially single carbon fiber’s (CFs) and carbon nanotube’s (CNTs) thermoelectric properties were performed and followed by a scaleup to the measurement of the response of a longitudinal CF laminate with an integrated CF TEG module. Finally, the thermoelectric energy harvesting efficiency and the structural integrity of the carbon fiber reinforced composite (CFRC) multifunctional system was investigated.
(EN)
