2.3.6 Mechanical Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.3.7 Nanomechanical Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3 PVA/BC Bionancomposite Films with Particle Size Effect . . . . . . . . 55
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2 BC Particle Characterisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.1 BC Composition and Surface Area . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.2 Particle Size and Elastic Modulus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.3 FTIR and XRD Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.3 Characterisation and Properties of PVA/BC
Bionanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.1 FTIR and XRD Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2 Mechanical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.3 Fracture Morphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.4 Thermal Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.5 Topography and Nanomechanical Properties . . . . . . . . . . 71
3.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4 PVA Bionanocomposite Films with Different Particle Shapes
and Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2 Nanoparticle Shape and Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3 Chemical Bonding Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.4 XRD Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.5 Topographic Surface Morphology and Surface Roughness . . . . . 90
4.6 Aspect Ratios of Embedded Nanofillers in PVA
Bionanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.7 Mechanical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.8 Fracture Morphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.9 Thermal Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.10 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5 3D Interphase of PVA Bionanocomposite Films . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2 Interphase Characterisation of PVA-Based
Bionanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2.1 Modelling Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2.2 Modulus-Gradient Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.3 3D Interphase Dimensions and Modulus . . . . . . . . . . . . . 123
5.2.4 Particle Debonding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
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Contents
2.3.7 Nanomechanical Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3 PVA/BC Bionancomposite Films with Particle Size Effect . . . . . . . . 55
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2 BC Particle Characterisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.1 BC Composition and Surface Area . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.2 Particle Size and Elastic Modulus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.3 FTIR and XRD Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.3 Characterisation and Properties of PVA/BC
Bionanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.1 FTIR and XRD Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2 Mechanical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.3 Fracture Morphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.4 Thermal Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.3.5 Topography and Nanomechanical Properties . . . . . . . . . . 71
3.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4 PVA Bionanocomposite Films with Different Particle Shapes
and Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2 Nanoparticle Shape and Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3 Chemical Bonding Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.4 XRD Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.5 Topographic Surface Morphology and Surface Roughness . . . . . 90
4.6 Aspect Ratios of Embedded Nanofillers in PVA
Bionanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.7 Mechanical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.8 Fracture Morphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.9 Thermal Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.10 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5 3D Interphase of PVA Bionanocomposite Films . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2 Interphase Characterisation of PVA-Based
Bionanocomposites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2.1 Modelling Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.2.2 Modulus-Gradient Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.3 3D Interphase Dimensions and Modulus . . . . . . . . . . . . . 123
5.2.4 Particle Debonding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
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