Nanokompozitler
121 theses under this subject heading
Nanoboyutlu malzeme dolgulu hidrofilik membran geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Membran teknolojisi birçok avantajı sayesinde diğer ayırma işlemlerine alternatif olabilmektedir. Bu avantajlar; düşük enerji tüketimi, kolay kapasite artışı, sürekli ayırma, diğer ayrılma işlemlerine kolay adaptasyon olarak sıralanabilir. Su arıtımı alanında kullanıma uygun, mevcut membranlar; düşük geçirgenlik ve seçicilik seviyesi ile kirliliğe karşı düşük direnç gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Polimerik malzemeleri nanomalzemelerle birleştirerek üretilen yeni bir membran sınıfı olan nanokompozit membranlar bu zorluklara umut verici çözümler sunabilmektedir. Polimer nanokompozit membranlar, polimer matrise dağıtılmış nanomalzemeler ile geliştirilmiş membranlardır. Gelişmiş nanokompozit membranlar, yapı ve fizikokimyasal özellikleri (hidrofiliklik, gözeneklilik, yük yoğunluğu ve termal kararlılık) ayarlayarak ve benzersiz işlevler (antibakteriyel, fotokatalitik veya adsorpsiyon özellikleri) sağlayıp belirli su arıtma uygulamalarında ortaya çıkabilecek olan olumsuzlukları giderme kapasitesine sahiptir. Bu çalışma kapsamında; sentetik deniz suyunun tuzdan arındırılması için poli (vinil alkol) polimer nanokompozit membranlar, çözelti-döküm yöntemi ile hazırlanmıştır. Çeşitli nanomalzeme dolgulu membranlar hazırlanarak, farklı sıcaklıklarda sorpsiyon verileri elde edilmiş, bu veriler homojen PVA membran ile karşılaştırılmıştır. Çapraz bağlayıcı olarak glutaraldehit kullanı lmış olup, desalinasyon çalışmaları pervaporasyon sisteminde gerçekleştirilmiştir.
Karbon nano tüp ve SiO2 nano parçacık takviyeli üç boyutlu cam elyaf-epoksi kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada nano partiküllerle güçlendirilmiş 3 boyutlu (3D) cam elyaf/epoksi kompozit malzeme üretilmiş mekanik, termal ve mikroyapısal özellikleri incelenmiştir. 3D kompozit malzemenin yapısına ağırlıkça %0,3; %0,5; %1; %2 oranlarında çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT) ve ağırlıkça %0,5; %1; %2; %3 oranlarında nano SiO2 katılmıştır. 3D kompozitler en ideal üretim yönteminin bulunabilmesi için el ile tabakalama ve vakum infüzyon yöntemleriyle üretilerek reçine emilimi, hava kabarcığı oluşumu, ağırlık ve boyutsal kararlılıkları incelenmiştir. Daha homojen reçine emilimi, daha az hava kabarcığı oluşumu ve daha yüksek boyutsal kararlılık elde edilen vakum infüzyon yönteminin en verimli yöntem olduğu anlaşılmıştır. 3D kompozitler hem dokuma yönünde (çözgü) hem de dokumaya dik (atkı) yönde üretilmişlerdir. Nano partikül takviyesi yapılmış 3D kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi için sertlik ölçümü, üç nokta eğilme, düşük hız darbe ve çekme deneyleri yapılmıştır. Kırık yüzeylere uygulanan taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ile kompozitlerde oluşan hasar mekanizması ve ilave nano partiküllerin dağılımı araştırılmıştır. Nano partikül ilavesinin 3D kompozitlerin termal özellikleri üzerindeki etkileri ise diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termal gravimetri (TGA) ve dinamik mekanik analiz (DMA) çalışmalarıyla incelenmiştir. Mekanik deneylerden elde edilen sonuçlara göre 3D cam elyaf/epoksi kompozit malzemelere eklenen ÇDKNT ve nano SiO2 partikülleri, kompozitin eğilme, darbe ve çekme dayanımlarını arttırmıştır. Elde edilen artış kompozitin hem çözgü hem de atkı yönünde tespit edilmiştir. En yüksek eğilme ve çekme dayanımları ağırlıkça, %1 oranında ÇDKNT ve %1 oranında nano SiO2 ilavesinde, en yüksek darbe dayanımı ise ağırlıkça %0,5 oranında ÇDKNT ve %2 oranında nano SiO2 ilavesinde tespit edilmiştir. Yapılan SEM-EDS incelemelerine göre 3D kompozitlere eklenen nano partiküller kullanılan ultrasonik karıştırma yöntemi sayesinde homojen dağıtılması sağlanabilmişir. 3D kompozitlerde görülen hasarın pile ile alt ve üst yüzey örgü bağlantılarında matris çatlağı ve ardından kompozitin kırılması şeklinde geliştiği anlaşılmıştır. Termal analizlerin sonuçlarına göre ise 3D kompozitlere ilave edilen ÇDKNT ve nano SiO2 partikülleri malzemenin camsı geçiş sıcaklığının ve termal bozunma başlangıç sıcaklığının yükselmesini sağlamıştır. Buna göre nano partikül ilavesinin 3D kompozitlerin çalışma sıcaklığı aralığını genişlettiği tespit edilmiştir. DMA incelemelerinde nano partikül ilaveli kompozitlerin elastikiyetlerinin iyileştiği görülmüştür. Aynı sonuç mekanik deneylerde de bulunmuştur. Referans sıcaklıklarda daha yüksek tanδ değeri veren takviyeli kompozitler malzemenin özelliklerini kaybetmeden daha yüksek sıcaklıklara dayanabildiğini ortaya koymuştur. Tez çalışması süresince yapılan detaylı üretim çalışmaları, deney ve analizler 3D kompozitlere eklenen ÇDKNT ve nano SiO2 partiküllerinin malzemenin mekanik, termal ve mikroyapı özelliklerini geliştirdiğini ortaya koymuştur. Çalışmalar sonucunda referans malzemesi üstün özellikler kazandırılmış daha nitelikli bir kompozit ürüne dönüştürülmüştür.
Manyetik mezogözenekli çok işlevli nanokompozit sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları
Endüstriyel organik atık su drenajlarından ve petrol sızıntılarından kaynaklanan su kirliliği insan sağlığına ve hayvanların yaşam alanlarına ciddi şekilde zarar verdiğinden, suda çözünür ve/veya çözünmeyen kirleticilerin uzaklaştırılması çok önemlidir. Çok işlevli manyetik mezogözenekli nanokompozitler, çoklu bağlanma bölgeleri, yüksek yüzey alanı, manyetik ayırma ve yüzeyin modifiye edilebilmesi gibi dikkate değer özellikleri nedeniyle suda çözünen ve/veya çözünmeyen kirleticilerin uzaklaştırılması için umut vadeden malzemelerdir. Çalışmada, bu amaca yönelik, matris olarak mezogözenekli silika SBA-15, takviye elemanı olarak manyetik ayırmayı sağlayan manyetit (Fe3O4), fonksiyonelleştirme elemanı olarak çoklu bağlanma yerleri sağlayan polidopamin (PDA) ve modifiye edici olarak hidrofobiklik kazandıran viniltrietoksisilan (VTES) ve oktadesilamin (ODA) kullanılarak çok işlevli manyetik mezogözenekli nanokompozitler tasarlanmıştır: Fe3O4@PDA@SBA-15 ve SBA-15-Fe3O4-PDA-ODA. Yüzey modifikasyonundan önce suda çözünür katyonik boyar madde Malachite Green (MG) gideriminde Fe3O4@PDA@SBA-15 nanokompozitinin adsorpsiyon kapasitesi 71,92 mg g-1 olarak belirlenirken, SBA-15-Fe3O4-PDA nanokompozitinin adsorpsiyon kapasitesi 138,08 mg g-1 değerinde bulunmuştur. VTES ve ODA modifikasyonundan sonra suda çözünmeyen kirletici olan yağ gideriminde, Fe3O4@PDA@SBA-15@VTES nanokompozitinin kapasitesi 8,83 g g-1 olarak belirlenirken, SBA-15-Fe3O4-PDA-ODA nanokompozitinin kapasitesi 40,28 g g-1 değerindedir. Manyetik nanokompozitler adsorpsiyon işleminden sonra, bir mıknatıs ile sudan kolayca ayrılıp basit rejenerasyon prosesleri ile 3 kez tekrar kullanılabilmiş ve giderim kapasitlerinde belirgin bir düşme gözlenmemiştir. Üstelik yapısal, manyetik ve yüzey özellikleri karakterize edilen nanokompozitlerden SBA-15-Fe3O4-PDA-ODA suda çözünen MG ve çözünmeyen yağ kirleticilerin aynı süreçte giderilmesinde de başarılı adsorpsiyon özelliği sergilemiştir. Hazırlanan çok işlevli manyetik mezogözenekli nanokompozitler, kolay ve düşük maaliyetli üretim prosedürü, kaytonik boya ve yağın seçici olarak kontrol edilebilir uzaklaştırma yeteneği sayesinde suda çözünen ve çözünmeyen kirleticiler için çevre temizleme sürecinin işlevselliğini arttırmaktadır.
Elektro eğrilmiş piezo polimer nano kompozit enerji üretecinin piezoelektrik enerji hasat performansının araştırılması
Piezoelektrik enerji hasadı uygulamaları çevremizde bulunan âtıl enerjilerin verimli enerjiye dönüştürülmesinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Mikro/nano elektronik yapıların harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan çalıştırılması günümüzün en önemli çalışma alanlarıdır birisidir. Doktora tezi kapsamında PVDF (poliviniliden florür) piezo polimer ve PVDF/BaTiO3 (Baryum titanat) piezo polimer nano kompozit nano enerji üreteçleri geliştirilmiş ve titreşimden piezo elektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. Yüksek genlikli mekanik titreşimden piezo elektrik enerji hasadı uygulamasında elektro eğrilmiş PVDF/BaTiO3 nano üreteçler için optimum çözücü tipi, çözelti konsantrasyonu ve piezo seramik dolgu konsantrasyonu parametreleri belirlenmiştir. Bunun için üç farklı polimer konsantrasyonu (%10, %15, %20), dört farklı çözücü oranı (Aseton/DMF, 0:10, 2:8, 4:6, 6:4) ve üç farklı piezo nano partikül oranı (%5, %10, %15) kullanılmıştır. Elektro eğirme işlemi ile üretilen ince film nano fiber yapıların morfolojik ve kristal yapı incelemeleri SEM (taramalı elektron mikroskobu) ve FTIR (Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi) testleri ile yapılmıştır. Piezoelektrik enerji üreteçleri ankastre kiriş sistemine bağlanmış ve titreşimden piezoelektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. En yüksek piezoelektrik güç yoğunluğu çıktısı, (PVDF/BaTiO3, %5 BaTiO3, %15 PVDF, Aseton/DMF (6:4)) özelliklerine sahip nano üreteç ile 3,3 MΩ yük direnci altında 0,0143 µW/cm2 olarak elde edilmiştir
Kalkojenit temelli nanokompozit ince filmlerin üretilmesi ve optoelektronik cihaz uygulaması
Günümüzde, ITO, FTO gibi n-tipi şeffaf iletken materyaller ticari seviye birçok optoelektronik cihaz uygulamasında kullanılabilecek gelişimi yakalamışken, performansı yeterince yüksek p-tipi şeffaf iletken ince-film materyaller henüz geliştirilememiştir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında termal buharlaştırma yöntemi kullanılarak, nanokompozit yapılı (CuS)x:(ZnS)1-x p-tipi şeffaf iletken ince-filmlerin üretilmesi üzerine çalışmalar yürütülmüştür. Bakır sülfür ve çinko sülfür mikro-tozlarının belirli oranda karıştırılmasıyla hazırlanan pellet kaynaklardan termal buharlaştırma yöntemiyle Si ve cam alttaşlar üzerine farklı x değerleri için (CuS)x:(ZnS)1-x ince-filmler büyütülmüştür. Üretilen bu numunelerin X-ışını kırınımı analiziyle iki bileşiğe de ait nano-kristallerinden oluştuğu ve kristal tane boyutlarının (CuS)0,49:(ZnS)0,51 numunesinde 30 ile 86 nm aralığında değiştiği belirlenmiştir. FESEM analiziyle alınan yüzey ve kesit görüntülerinden hem yüzeyin oldukça düzgün ve homojen olduğu hem de kalınlığın üretim esnasında ölçülen değerler (50 nm) ile tutarlı olduğu belirlendi. Ayrıca, FESEM incelemesi sırasında yapılan EDS analiziyle de elementel kompozisyonları belirlendi. Moleküler yapıyı ve bileşen elementlerin iyonik durumlarının incelenmesi için XPS analizi yapıldı, elde edilen bulgularla XRD analizinden elde edilen bulgular doğrulandı. UV-Vis spektrofotometre ölçümleri uygulanarak filmlerin 550 nm dalgaboyundaki optik geçirgenliklerinin %65 ile %83 arasında değiştiği, yani oldukça şeffaf oldukları belirlendi ve enerji bant aralığı (Eg) değerleri Tauc metodu kullanılarak hesaplandı. Hall Etkisi ölçümleriyle elektriksel parametreler belirlendi. (CuS)0,49:(ZnS)0,51 numunesinde 5,24×1021 cm-3 hol konsantrasyonu, 1,69 cm2·V-1·s-1'lik mobilite değerleri ve 1420 S/cm gibi çok yüksek bir p-tipi iletkenlik değeri ölçüldü. Böylesine yüksek hol konsantrasyonuna sahip olmasının nedeni moleküler analiziyle açıklandı. Tüm bunlara ek olarak nanokompozit yapılı (CuS)x:(ZnS)1-x ince-filmlerden Si tabanlı üç tane fotodiyot da üretildi. Spektral fotoakım ölçümleriyle yapılan analizlerle çoğu ticari seviye fotodiyotu aşan foto-duyarlılık ve dedekte edebilme kabiliyetine sırasıyla, 11,4 A/W ve 3,2×1013 Jones değerleriyle sahip olduğu belirlendi. Bununla beraber, yüzde yüzü aşan az rastlanır EQE (kuantum verimi) değeri %2,85×103 (p-CZS49/n-Si için) elde edildi.
Nanopartikül takviyeli tabakalı kompozit malzemelerin mekanik, termal ve elektriksel özelliklerinin araştırılması
Bu yüksek lisans tezinde, epoksi esaslı matris sistemine farklı oranlarda ve boyutlarda hegzagonal bor nitrür (h-BN) nanoparçacıkları ilave edilerek üretilen E-cam elyaf takviyeli tabakalı kompozit malzemelerin mekanik, termal ve elektriksel özellikleri araştırılmıştır. Kompozit üretiminde el yatırma ve vakum torbalama yöntemi kullanılmış, katkı oranları % 0.2 ve % 0.4 olarak belirlenmiştir. Bor nitrür partikül boyutları ise 65–75 nm ve 790 nm olarak iki farklı düzeyde incelenmiştir. Hazırlanan kompozitler üzerinde ASTM standartlarına uygun olarak çekme, kayma, darbe, sertlik, elektriksel iletkenlik ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, kayma testi sonrası numuneler SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ile mikro yapı düzeyinde incelenmiştir. Elde edilen veriler, katkı maddesi içermeyen numuneler ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, uygun oranlarda eklenen BN nanoparçacıklarının kompozit malzemenin çekme dayanımı, kayma direnci, sertlik değeri ve ısı dayanımı gibi özelliklerinde iyileşmeler sağladığını göstermiştir. Özellikle 65–75 nm boyutundaki %0.2 BN katkısı, mekanik ve termal performans açısından en dengeli sonucu vermiştir. Elektriksel iletkenlik açısından ise BN katkısının yalıtkan karakteri korunmuş, iletkenlikte kayda değer bir artış gözlenmemiştir. Bu çalışma, BN katkılı tabakalı kompozitlerin ileri mühendislik uygulamalarındaki potansiyelini göstermektedir.
Grafen takviyeli polimer kompozit üretimi
Bu tez çalışması kapsamında, grafen oksit (GO) ve indirgenmiş grafen oksit (rGO) içeren polivinil alkol (PVA) nanokompozit filmler ve grafen içeren epoksi nanokompozitler üretilmiştir. Önce, grafen oksit, geliştirilmiş Hummers metodu ile üretilmiş ve ardından ağırlıkça %0,05, %0,1, %0,25, %0,5 ve %1 oranlarında ağırlıkça %5'lik PVA ile karıştırılarak GO/PVA çözeltisi elde edilmiştir. Ardından, elde edilen GO/PVA çözeltisi film haline getirilmiştir. rGO/PVA nanokompozitler ise, hazırlanmış olan GO/PVA çözeltisinin askorbik asit ile indirgenmesi ile elde edilmiştir. Grafen/epoksi nanokompozitleri de ağırlıkça %0,05, % 0,1, %0,25, %0,5 ve %1 oranlarında grafenin, epoksiye ilave edilip homojen bir dağılımın elde edilmesinin ardından, sertleştiricinin katılarak kürlenmesi ile elde edilmiştir. Üretilen bütün nanokompozit filmlerin özellikleri, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA), mekanik test, taramalı elektron mikroskobu (SEM), UV-VIS-NIR spektrofotometre ve elektriksel iletkenlik ölçümleri yapılarak incelenmiştir. Elektriksel özellikler açısından değerlendirildiğinde, %1 oranında GO ve rGO katkısı, PVA filmlerin hacimsel direncinde sırasıyla %36 ve %45'lik; yüzeysel direncinde ise %24,5 ve %34,9'lük azalmaya neden olmuştur. %1 oranında grafen katkısı ise, epoksi filmlerin hacimsel direnç değerinde %28,2 ve yüzeysel direncinde %9,7'lik bir azalmaya sebep olmuştur. Mekanik özellikler açısından, grafen/epoksi nanokompozitlerin maksimum gerilme değeri, %1'lik grafen katkısında, saf epoksiye göre %33,84 oranında artarak ~20 MPa olarak elde edilmiştir. Ortalama elastisite modülü değeri, %6,5'lik bir artışla, 1061 MPa'dan 1130 MPa' a çıkmıştır. GO ve rGO takviyeli PVA nanokompozitlerin maksimum gerilme değerleri, %1'lik grafen katkısında, saf PVA filme göre, sırasıyla %20 ve %38 oranında artarak ~59 MPa ve ~68 MPa olarak elde edilmiştir. Ortalama elastisite modülü değeri, sırasıyla %37'lik ve %65' lik bir artışla, 2561 MPa'dan 3515 MPa'a ve 4219 MPa' a çıkmıştır. Analiz ve testler sonucunda, GO ve rGO'in PVA ve grafenin epoksiye ilave edilmesi ile, nanokompozit filmlerin elektriksel iletkenliğinin, elastisite modülünün, maksimum gerilme değerlerinin, ışık absorpsiyonunun arttığı ve termal özelliklerinin iyileştiği gözlenmiştir.
Grafen takviyeli nanokompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Kompozit malzemeler, iki veya daha fazla malzemenin sistematik bir şekilde birleşmesi ile tasarlanan malzeme grubudur. Polimer sistemler ise, üretimi kolay, hafif, uzun ömürlü, kısmen sünek doğası nedeniyle oldukça kullanılan malzemelerdir. Bu özelliklerine rağmen polimerler, metal ve seramiklere kıyasla düşük elastiklik modülü ve mukevemete sahiptirler. Polimer sistemlerde ise yaygın olarak kullanılan iki grup bulunmaktadır; termosetler ve termoplastikler. Epoksi, termosetler grubundan yapıştırıcı bir reçinedir. Epoksi, reçinenin kürlenmesi sonucunda oluşan ve epoksit fonksiyonel grubunun halk arasındaki adıdır. Epoksi, yüksek sertlik, kısmen yüksek sıcaklık direnci ve iyi kimyasal ve korozyon direnci ile kompozitler için oldukça faydalı bir matris malzemesi sayılmaktadır. Grafen (GNP), karbonun sp2 bağı yapan bir allotropudur. Aynı zamanda grafen, bal peteği kristal kafes yapısı içerisinde tek atom kalınlığında düzlemsel bir yüzey oluşturan bir malzemedir. Yüksek mukavemet, yüksek elastisite modülü ve yüksek yüzey alanı gibi özellikler, grafeni en ilgi çekici takviye malzemesi konumuna getirmektedir. Elektrik ark deşarj metoduyla, grafitten elde edilen grafenin saflığı diğer birçok yönteme göre oldukça yüksektir. Prosesin temeli direkt elektrik akımına dayanmaktadır. Oluşan nanoparçacıklar fiziksel olarak biriktirme yolu ile toplanmaktadır. Diğer metotlara kıyasla; ark deşarj metodu, düşük maliyetli üretim ve herhangi kataliz kullanımı olmadan üretme imkanı gibi avantajları bulunmaktadır. Ancak, grafenin en ciddi dezavantajı ise aglomerasyondur. Bu durum uygulanacak matrisin, istenilen özelliklerine yeterince katkı sağlamayabilmektedir. Bu dezavantajı ortadan kaldırmanın en mümkün yolu ise yüzey aktif maddesi ile fonksiyonelleştirilmesidir. Elektrik ark deşarj metodu ile üretilen grafen, Triton X-100 (TX-100) ile beraber saf suda dağıtılarak fonksiyonel hale getirilmiştir. Yine 0,1 gram grafen 100 ml su içerisinde fonksiyonel hale getirilmiştir. 0,1 gram grafen, 0,15 gram TX-100 karışımını 100 ml saf suda başarılı bir şekilde dağıtmak için 1 saat kadar süreyle sonikasyon yapılmıştır. Sonikasyonun ardından 12 saat boyunca karışım, manyetik karıştırıcıda 65°C sıcaklıkta karıştırılmıştır. Ardından filtreleme ve kurutma işlemleri uygulanmıştır. Üç merdaneli haddeleme birbirine zıt yönlerde ve farklı hızlarda dönen üç merdane kullanılarak, malzeme üzerinde kayma gerilmesi oluşturma prensibi ile çalışır. Bu çalışmada grafenin topaklanmasını önlemek amacıyla üç merdaneli haddeleme yöntemi kullanılmıştır. TX-100 / GNP için yapılan TGA analizlerinde 200-400oC sıcaklıklarda önemli bir kütle kaybı bulunabilmektedir. Bu da POPE (polioksietilen oktil fenil eter) moleküllerinin tabakaya başarıyla yapıştığını ortaya koymaktadır. Ayrıca, TX-100 / GNP termal stabilitesi (Grafen oksite (GO) oranla) bozulmamış grafen kadar iyidir. Saflığı ise, 1,22 olarak bulunmuştur. Katman sayısı ise, 5 ile 7 değerleri arasında çıkmaktadır. Fonksiyonel grafenin Raman değerleri ise, 0,9 olarak hesaplanırken; katman sayısı da 10 ile 13 değerleri arasında bulunmaktadır. Basma testi verilerine göre basma mukavemetinin GNP takviyesi ile düşüş gösterdiği ancak TX-100 / GNP takviyesi sonucu saf epoksiye oranla % 5.56 artış gözlemlenmiştir. TX-100 / GNP / Epoksi nanokompozitinin elastik modülü ise saf epoksiye oranla %18,21 ve GNP / Epoksi nanokompozitine oranla %1,9 daha yüksek çıkmıştır. GNP / epoksi nanokompozitin akma dayanımı, saf epoksiye göre %14,30 artış gösterirken TX-100 / GNP / Epoksi nanokompozitin akma dayanımı, saf epoksiye %103 oranında artış ile daha yüksek çıkmıştır. Ağırlık düşürme darbe deneyi sonucunda fonksiyonel hale getirilmiş GNP takviyeli nanokompozitin darbeye karşı kuvvet direnci, GNP takviyeli nanokompozit haline ve saf epoksiye göre neredeyse 2 kat artış göstermektedir. Bununla birlikte, darbe enerjisi ve absorplanan enerji miktarı yine fonksiyonelleştirilmiş GNP takviyeli epoksi nanokompozitin, saf epoksiye ve GNP takviyeli nanokompozite oranla 2 kat daha yüksek olduğu söylenebilmektedir.
Elektromanyetik kalkanlama özelliğine sahip termoplastik kompozitlerin üretilmesi
21. yüzyılın teknolojisindeki gelişmeler ile hayatımıza girerek vazgeçilmez olan akıllı cep telefonları, elektronik aletler, elektrikli araçlar, kablosuz internet ağları, uydu, radar, iletişim veya sensör sistemleri insan yaşamını kolaylaştırırken, bu cihazların yaydığı elektromanyetik (EM) radyasyonların insan sağlığına olumsuz etkileri giderek artmaktadır. Ayrıca elektromanyetik girişim olayı da cihazların sağlıklı çalışmasını engellemektedir. Son yıllarda, toplumun bu konuda bilinçlenmesi ve ilgili kurumların EM girişimi önleme ve elektromanyetik alana maruz kalma sınırları üzerine yönerge ve standartlar yayınlamasıyla elektromanyetik kalkanlama yapan malzemelerin önemi artmıştır. Elektronik cihazlar, sistemler ve araçlarda yaygın olarak kullanılan termoplastik malzemelerin hem geri dönüştürülebilir hem de EM kalkanlama (EMK) özelliğine sahip olması, çevre problemlerinin azaltılması, insan sağlığı ve cihaz güvenliği açısından kritik bir önem kazanmıştır. Bu tezin amacı, geri dönüştürülebilir termoplastik bir polimer olan poli(bütilen teraftalat) (PBT) matris ile nikel kaplı karbon elyaf ve titanyum dioksit-nikel kaplı karbon elyaf takviyeler ile matriste TiO2 nanopartiküllerinin katkı olarak kullanıldığı, elektronik cihazlarda, otomotiv, havacılık, savunma sektörlerinde kullanım alanı bulabilecek, EMK özelliğine sahip kompozitler geliştirilmesidir. Bu tez çalışmasında, öncelikle, elektrodepozisyon yöntemi ile karbon elyafa nikel ve TiO2-Nikel kaplaması yapılması için optimum kaplama parametreleri belirlenmiştir ve kaplanan karbon elyafların elektriksel, morfolojik, yapısal özellikleri incelenmiştir. Sonrasında, nikel ve TiO2 nanopartikülleri ile kaplanmış kesikli karbon elyaflar, PBT polimeriyle çift vidalı ekstrüder kullanılarak karıştırılmış ve enjeksiyon kalıplama yöntemi ile kompozit test plakaları üretilmiştir. Katkı tiplerinin ve oranlarının, geliştirilen kompozitlerin termal, mekanik, elektriksel özellikleri ve EMK etkinliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Son kısımda ise, matrise eklenen TiO2 nanopartiküllerinin etkisini inceleyebilmek için; PBT granüllere TiO2 nanopartikülleri kaplanmış, sonrasında nikel kaplanmış karbon elyaflar ile çift vidalı ekstrüder kullanılarak karıştırılmış ve enjeksiyon kalıplama yöntemi ile kompozit test plakaları üretilmiştir. TiO2 nanopartikül miktarının ve katkı tiplerinin, üretilen kompozitlerin termal, mekanik, elektriksel özellikleri ve EMK etkinliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuç olarak, 3 mm kalınlığa sahip, ağırlıkça %30 oranında TiO2-Nikel kaplanmış karbon elyaf içeren PBT kompozitleri ile 8 - 13 GHz frekans aralığında, ortalama 55,1 xxi dB (%99,9997) EMK etkinliği elde edilirken; 500 MHz - 4 GHz frekans aralığında ortalama 18,4 dB (%98,4151) EMK etkinliği elde edilmiştir. TiO2 nanopartiküllerinin, karbon elyaflara nikel ile birlikte kaplanması yerine, matriste dağılmış halde kullanılmasının hem düşük frekans (500 MHz - 4 GHz) hem de yüksek frekans aralığında (8 - 13 GHz) EMK özelliğine daha fazla katkısı olduğu sonucuna varılmıştır. 3 mm kalınlığa sahip, ağırlıkça %20 oranında nikel kaplanmış karbon elyaf içeren PBT kompozitine, ağırlıkça %3 oranında TiO2 eklenmesiyle, 8 - 13 GHz frekans aralığındaki ortalama EMK değeri, %18,2 oranında artış göstererek, 44,1 dB (%99,9961)'den 51,7 dB'e (%99,9994) yükselmiştir. Ayrıca, %30 oranında nikel kaplanmış karbon elyaf içeren PBT kompozitinin EMK değerine (56,0 dB, %99,9997) yakın bir etkinlik elde edilmiştir. TiO2 nanopartiküllerinin katkısıyla, daha düşük ağırlığa ve yoğunluğa sahip kompozit ile 8-13 GHz frekans aralığında yüksek EMK etkinliği sağlanmıştır. Elektriksel iletkenlik ve manyetik özelliğe sahip nikel kaplanmış karbon elyaflar ve dielektrik özelliğe sahip TiO2 nanopartikülleri arasında sinerjik bir etki olduğu sonucuna varılmıştır. Geliştirilen kompozitler, elektrik-elektronik, otomotiv, havacılık, savunma sanayinde elektromanyetik kalkanlama uygulamalarında kullanılabilecektir.
Nanokompozit sentezinde kullanılacak na-bentonit kilinin saflaştırılması
Bu araştırmada, Reşadiye ? Tokat bölgesinden çıkartılan Karakaya bentonitin detaylı yapı tayini yapıldıktan sonra, uygun saflaştırma prosesi araştırılmış ayrıca bu işlem için uygun pilot üretim tesisi kurulmuştur. Saflaştırma prosesi sonucu elde edilen killerin kuaterner amonyum tuzları sentezlenerek, bu killerin nanokompozit sentezi için kullanımının uygunluğu incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda yapı tayinleri için, XRD, XRF, ICP, SEM, TGA kullanılmıştır.
Nano kompozit ve hibrit kompozitlerin üretim ve deneyleri sırasında insan sağlığını etkileyen riskler ile alınması gereken iş sağlığı ve güvenliği tedbirlerinin araştırılması
Araştırmacılar, endüstriyel malzemelerin dayanım özelliklerini, gün geçtikçe artan endüstriyel beklentileri karşılamak amacıyla, sürekli geliştirme çalışmalarına devam etmektedir. Ve çalışmaların birçoğu kompozit malzemelerin geliştirilmesi ve üretilmesi üzerinedir. Kompozit; metal, seramik, plastik ve refrakter gibi geleneksel malzeme gruplarına, çoğunlukla fiber, kılcal kristal, pulcuk ve parçacık formlarda takviye elemanı ilavesiyle elde edilen karma yapılı bir malzemedir. Kompozit malzemelerin genel üretim yöntemleri, ana fazın hal durumuna bağlı olarak değişik gruplar altında grupta toplana biliyor. Bu tezde yeni üretilen Nano Kompozit ve Hibrit Kompozit malzemenin üretim aşamasında ve üretim sonrası dayanıklılık ve kalite testleri sırasında insan sağlığını etkileyebilecek durumlar araştırılmış, alınabilecek önlemler belirlenmeye çalışılmıştır. Ayrıca üretilen yeni malzemenin fiziki yapısı incelenirken deney aşamasında deneyde uygulanan yöntemden kaynaklı hesaplamalardan kaynaklanacak farklılıkları hataların en aza indirilebilmesi için uygun hesaplamalar geliştirmek. Uygun hesaplama yapabilmek için yeni üretilen bir kompozitin yoğunluğunu uluslararası standartları kullanarak hesaplamak. Burada elde edeceğim sonucun insan sağlığını etkileyen faktörlerin belirlenmesi ve olası kazaların önüne geçmek.
Hibrit kompozit lazer kaplamaların oluşturulması ve incelenmesi
Lazer kaynağı, geleneksel kaynak yöntemleri gibi kaynak işlemlerinin yerine kullanılabilecek bir kaynak yöntemidir. Lazerin, birçok avantajının yanında gelişen teknoloji ile birlikte uyumlu olmasının sonucu imalat işlemlerinde tercih edilebilirliği arttırmıştır. Lazer kaynağı yöntemi kullanarak, imalat işlemi başta olmak üzere, sağlık alanında, uzay, hava ve otomotiv teknolojisinde, kullanılabilecek aşınmaya dirençli, korozyon dayanımı arttırılmış ve yüksek mukavemetli kaplamalar üretilebilmektedir. Lazer kaynağı, hafif metaller ve kompozit malzemelere uygulanabilir. Lazer kaynağı, iş parçalarında dar ısı tesiri altında kalan bölge oluşumu (ITAB), geleneksel kaynak yöntemlerine göre düşük ısıl çarpılma ve yüksek nüfuziyet imkânı verir. Bu tez çalışmasının amacı lazer kaynak yöntemiyle yüksek aşınma direncine sahip kaplamalar oluşturarak çeliklerde kaynak bölgesinin sertliği ve mukavemetini arttırmaktır. Bunun için lazer kaynak yöntemiyle Nikel (Ni) tozu içerisine hacimce %2, %10 ve %20 oranlarında Silisyum Karbür (SiC) ve Tungsten Karbür (WC) karıştırılarak altlık üzerinde lazer kaynağı ile nano boyuttaki hibrit kaplama yapılmıştır. Üretilen kaplamaların mikro yapı incelemeleri, aşınma ve sertlik testleri, SEM EDS analizleri yapılmıştır.
Çok duvarlı karbon nanotüp bağlanmış ve kesme gerilimi altında kalınlaşan sıvı emdirilmiş kumaşların ve bunlar ile üretilen hibrit tabakalı kompozitlerin mekanik ve balistik özelliklerinin araştırılması
Ülkemizdeki huzur ve güven ortamını korumak ve tahsis etmekle yükümlü polis ve askerlerimiz her an bir silah, kesici alet veya delici cisimle saldırı sonucunda hayatını kaybetme tehlikesiyle karşı karşıyadırlar. Hem yurtiçinde hem de yurtdışında çeşitli suç örgütleriyle vatandaşların can ve mal güvenliğinin korunması amacıyla cansiperane bir şekilde mücadele eden polis ve askerlerimizin hayatını bu tehditlere karşı koruyacak hafif, hareketi kısıtlamayan, delinmeye karşı yüksek direnç gösteren koruyucu zırhların tasarımı ve üretimi hayati önem arz etmektedir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında nano malzeme (çok duvarlı karbon nanotüp: ÇDKNT) ve kesme gerilimi altında kalınlaşan sıvı (STF) teknolojisi kullanılarak balistik ve mekanik dayanımı artırılmış zırhların üretilmesi amaçlanmıştır. Bu tez çalışması temel olarak üç kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda ilk olarak ağırlıkça %5, %10, %15 ve %20 oranlarında silika içeren STF hazırlanmış ve reolojik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan reolojik ölçümler sonucunda ağırlıkça %10, %15 ve %20 oranlarında silika içeren STF'lerde kesme kalınlaşması davranışı görülmüştür. Daha sonra, ağırlıkça %20 oranında silika içeren STF/etil alkol süspansiyonu kevlar, hibrit (kevlar/karbon) ve karbon kumaşlara emdirilerek kumaşların düşük hız altında delinme ve balistik davranışına STF'nin etkisi araştırılmıştır. Ağırlık düşürme delme testleri sonucunda karbon kumaşlara STF emdirilmesinin karbon kumaşın delinme direncini düşürdüğü, kevlar ve hibrit kumaşların ise delinme direncini artırdığı görülmüştür. Delici ucun 400 mm yükseklikten bırakıldığı durum için, kumaşlara STF emdirilmesiyle birlikte sırasıyla kevlar ve hibrit kumaşlarda delici ucun batma derinliğinde %65,4 ve %19,2 azalma, karbon-fiber kumaşta ise %33,2'lik bir artış görülmüştür. Yapılan balistik testler sonucunda ise STF emdirilmesiyle birlikte her üç kumaşında balistik dayanımının arttığı görülmüştür. Ayrıca, yapılan iplik çekip çıkarma testleri sonucunda STF emdirilmesiyle birlikte iplikler arası sürtünmedeki artış kevlar, hibrit ve karbon kumaşlarda sırasıyla %566, %493 ve %1465'tir. Projenin ikinci kısmında ise graftlama tekniği ile karbon kumaş yüzeyine çok duvarlı karbon nanotüpler bağlanmış ve bu kumaşlara STF emdirilmiştir. Karbon kumaşlara çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT) bağlanılması kumaşların ağırlık düşürme delme dirençlerinin ve balistik dayanımlarının azalmasına yol açmıştır. Kuru karbon kumaşa ÇDKNT bağlanması sonucunda delici ucun altlık malzemeye olan ortalama batma derinliğinde %33,3'lük bir artış görülürken, ÇDKNT bağlanmış kumaşlara STF emdirilmesiyle birlikte bu artış kuru kumaşa göre %59,6 olmuştur. ÇDKNT bağlanmış kumaşlara STF emdirilmesi balistik dayanımlarında artışa neden olmuştur. Projenin son kısmında ise STF'nin sadece esnek, hareketi kısıtlamayan, giyilebilir koruyucu gövde zırhlarında değil, kasklarda, tanklarda, uçaklarda ve araçlarda da kullanımının yolunu açmak amacıyla kuru ve STF emdirilmiş Kevlar kumaşlar kullanılarak rijit zırhlar üretilmiştir. Bu rijit zırhlara üç nokta eğme, çekme ve darbe testleri uygulanarak mekanik özellikleri belirlenmiştir. Yapılan darbe testleri sonucunda kumaşlara STF emdirilmesiyle birlikte absorbe edilen enerji miktarında %42,2'lik bir artış olmuştur.
Nanoparçacık içeren polimerlerin optiksel ve yapısal karakterizasyonlarının incelenmesi
Bu çalışmada, Alçak Yoğunluklu Polietilen (AYPE) ürünler, UV stabilizör özelliğine sahip nanoboyutlu Çinko Oksit (ZnO) ve 2-Hydroxy-4-Methoxybenzophenone (BP-3) ile farklı oranlarda katkılandırılmıştır. Bu yeni polimerlerde (nanokompozitlerde) meydana gelen optiksel, yapısal, termal ve mekaniksel değişiklikler detaylı olarak incelenmiştir. Bu amaçla, çekme test ölçümlerine ek olarak XRD, TG-DTA spektrumları ve SEM görüntüleri karakterize edilmiştir. Ayrıca, lüminesent özellikler gösteren ZnO katkılı örnekler radyolüminesans (RL) özellikler bakımından da incelenmiştir. ZnO içeren polietilen nanokompozitlerin hepsi çinko oksitin karakteristik pikini göstermektedir. 390 nm (eksiton) ve 530 nm (ana pik) deki bu karakteristik RL piklerinin şiddeti, kompozite eklenen BP-3 miktarı arttıkça azalmaktayken, ZnO miktarı arttıkça yükselmektedir. Nanokompozitlerde kopmada uzama değeri için BP-3' ün iyileştirmesi ZnO ya göre daha yüksektir fakat diğerlerinde durum tam tersinedir. Nanokompozitlerin termal analizlerinde polietilenin baskın karakterde olduğu gözükmektedir. XRD grafiklerinde nanokompozitlerdeki ZnO oranı arttıkça ZnO nun karakteristik piklerinin daha çok belirginleştiği açıktır. Bu sebeplerden dolayı en verimli olan nanokompozit, ZnO ve BP-3' ün maksimum oranda olduğu numunede elde edilmiştir ve SEM görüntüleri de bu durumu desteklemektedir.
CdS, CdSe ve CdSeS kuantum nokta katkılı polimer nanokompozitlerin radyolüminesans ve optik karakterizasyon sonuçları
Bu çalışmada yüksek lüminesans özellikli CdS, CdSe ve alaşım CdSeS kuantum noktalar, yüzey aktif madde olarak oleik asit (OA) kullanılarak çift faz yöntemi ile başarılı bir şekilde sentezlenmiştir.Nanokompozitler, yüksek lüminesans verimliliği olan kuantum noktaların farklı oranda alçak yoğunluklu polietilen (AYPE) ile karıştırılması ile elde edilmiştir. Bu nanokompozitlerin temel olarak radyolüminesans (RL) ve optik özellikleri (UV-Vis absorbsiyon) araştırılmıştır. Nanokristallerin ve nanokompozitlerin yapısal, morfolojik ve termal özellikleri; XRD, FTIR, TEM, SEM, TG-DTA teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Oleik asit kaplı kuantum noktalar ve nanokompozitler sırasıyla CdSeS için 530 nm ve 710 nm'de, CdS için 460 nm ve 650 nm'de, CdSe için 340 nm, 510 nm ve 655 nm'de radyolüminesans pikleri göstermiştir. Lüminesans parıldama eğrilerinin, soğurma ve floresans spektrumları ile uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Nanokompozitler, toz haldeki kuantum noktalar ile karşılaştırıldığında, soğurma bantlarında önemli derecede maviye kayma göstermiştir. Optik bant boşluğu CdSeS için 1.77 eV, CdS için 2.29 eV ve CdSe için 1.82 eV olarak hesaplanmıştır. AYPE' nin optik bant boşluğu değerinin, kuantum nokta katkı oranıyla birlikte arttığı gözlenmiştir. Radyolüminesans şiddetinin kuantum nokta boyutunun büyümesi ile arttığı gözlenmiştir. Kuantum noktaların boyut artışları, sentez sürelerine bağlıdır. Bu açıdan radyolüminesans sistemi, sentez süresine bağlı büyümeyi kontrol etmek için farklı bir metot olarak değerlendirilebilir. Ayrıca bu kuantum nokta katkılı nanokompozitlerin, kolay üretim süreçleri, esnek olmaları, istenilen miktar ve boyutta elde edilebilmeleri ile deneysel çalışmalarda önemli avantajlar sağladığı gösterilmiştir.
Metal yüzeye uygulanan endüstriyel inorganik organik hibrit sulu boyaların kimyasal ve fiziksel karakterizasyonu
Uçucu organik maddeler insan sağlığına ve çevreye büyük zararlar vermektedir. Boya endüstrisinde büyük oranda kullanılmakta olan bu maddeler yerine su bazlı boya ve kaplama konusunda çalışmalar günümüzde önem arz etmektedir. Seramik, polimer, cam ve metal gibi materyallerin kaplanmasında çevreye karşı duyarlı malzemelerin üretilmesi için geliştirilen proseslerden biri de sol-jel yöntemidir. Sol jel kaplamalar, birçok malzemenin yüzeyinin mekanik ve kimyasal dayanımının arttırılmasının yanı sıra yüzeye antireflektif, antiadhesif, antistatik, hidrofilik, hidrofobik ve oleofobik gibi özelliklerin kazandırılmasına da önemli katkılar sağlamaktadır.Bu çalışmada, bir epoksi silan glisidiloksipropil trimetoksisilan (Glymo) ile bir akrilik silan metakriloksipropil trimetoksisilan (Memo) ele alınmış ve bunların polimerizasyonu ile çevreye zararlı olmayan hibrit nanokompozit yapılar üretilmiş ve bu yapılar yüzey kaplaması olarak alüminyum nanopartiküller eşliğinde metal yüzeylere ısısal ve UV ışığı ile kürleştirme uygulanmıştır. Sol jel yöntemi ile bu moleküllerin asit katalizörlüğünde hidrolizi ve kondenzasyonu sağlanmıştır. Elde edilen prepolimerden Glymo için metalik görünümlü alüminyum nano partiküllerin dört çeşit pigmenti ve Memo için de üç çeşit pigmenti kullanılmıştır. Elde edilen kompozit yapıların kimyasal karakterizasyonu FT-IR, TG-DTA ile yapılarak yapısal polimerizasyon ve termal karakter incelenmiştir. TG-DTA ölçümü ile ortalama %42 oranında madde kaybı gözlenmiştir. Alınan SEM görüntüleri yüzeyde kompozit yapıların homojen bir şekilde oluştuğunu göstermektedir. Yüzeyin su ile yaptığı değme açısı ölçümleri, alüminyum nanopartiküllerinin kompozit yapıya farklı derecelerde hidrofilik/hidrofobik özellikler verdiğini göstermektedir. G1 numunesi 81 derece açı ile en hidrofilik numune olarak bulunmuştur. Sprey kaplama yöntemiyle alüminyum metali üzerinde elde edilen yapıların fiziksel özellikleri ASTM' ye göre testleri yapılarak korozyon, tutunma, çizilme performansları incelenmiştir.Sonuç olarak; örtücülüğü olan, su içerikli, çevreye karşı duyarlı olan boya oluşturulmuştur. Endüstriyel alanda yüzeyin koruyuculuğunu ve korozyon direncini arttırmak amacıyla uygulanan epoksi polyester karışımlı astar uygulamalarına rekabet edebilecek düzeyde koruma sağlayan, yüzeye iyi tutunan ve korozyon direnci güçlü bir kaplama elde edilmiştir.
Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen Cu10Sn/B4C kompozitlerin difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle üretilen bronz (Cu10Sn) matrisli seramik (B4C) takviyeli kompozit malzemelere difüzyon kaynak işlemleri uygulanmış ve birleştirmelerin kaynaklanabilirliği araştırılarak, kaynak işleminin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, deney düzeneği Taguchi metodu yardımıyla oluşturularak, ortalama kesme kuvvetleri için optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada başlangıç malzemeleri olarak Cu10Sn ve % 4, % 8, %12 oranlarında B4C tozları kullanılmıştır. Hazırlanan toz karışımlar döner karıştırıcıda 400 rpm hız ve 2 saat süre ile karıştırılmış, daha sonra 10 mm çapındaki çelik bir kalıp içerisinde 400 MPa basınç altında tek eksenli soğuk presleme yöntemiyle sıkıştırılmıştır. Üretilen kompozit malzemeler daha sonra Taguchi metoduyla belirlenen deney parametrelerine uygun olarak Argon atmosferi altında difüzyon kaynağına tabii tutulmuş ve kaynak işlemi gerçekleştirilmiştir. Üretilen kaynaklı birleştirmelerin mikroyapısal karakterizasyonunu belirlemek için optik mikroskop, SEM, XRD ve EDS incelemeleri, mekanik özelliklerin tespit edilmesi için de mikrosertlik ve kesme (kayma) testleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan optimizasyon işlemi sonucunda % 100 Cu10Sn - % 0 B4C malzeme, 820 °C sıcaklık, 20 kg ve 40 dakika süre parametreler optimum parametre olarak belirlenmiş ve gerçekleştirilen kontrol deneyleri sonucunda, tahminsel ve doğrulama değerleri birbiriyle mukayese edilmiştir. Kontrol deneyleri sonucunda; kesme kuvveti için başlangıç parametre değerlerine göre % 11,24 iyileşme olduğu, tahminsel hatanın ise % 1,26 değer ile ihmal edilebilecek bir düzeyde olduğu görülmüştür. Tüm sonuçlar birbiri içerisinde değerlendirildiğinde ise; B4C takviyeli Cu10Sn matrisli kompozit malzemelerin difüzyon kaynağı uygulamalarında parametrelerin belirlenmesi ve optimizasyonu aşamasında Taguchi metodunun verimli bir şekilde kullanılabileceği çalışmada tespit edilmiştir.
Grafen nanotüp ve cam elyafla güçlendirilmiş LED ile kürlenen polyester kompozit üretiminin araştırılması
Gelişen teknoloji ve sanayileşme, yeni malzemelerin keşfedilmesine ve geliştirilmesine neden olmuş, yüksek mekanik, fiziksel özelliklerin yanında yüksek korozyon direnci, sertlik, sıcaklık, hafiflik ve elektrik iletkenliği gibi özelliklere sahip olan kompozitlerin üretilmesine olanak sağlamıştır. Polimer kompozit üretiminde cam veya karbon elyaf takviyesi yanında özellikle son yıllarda nano partikül katkılı kompozitlerin üretimi önemli ölçüde artmıştır. Bu kapsamda son yıllarda Grafen Nanotüp (GNT)'ler iyi sertlik, olağanüstü dayanım, elektriksel özellikleri, mükemmel optik, ultra düşük ağırlık ve termal özellikleri nedeniyle araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Işık Yayan Diyot (LED) ile kürlenen polimer teknolojisi belirli alanlarda kullanılmasına rağmen mühendislik uygulamalarında kullanımı çok yeni bir konudur. Fotobaşlatıcı içeren polimer matrisler belirli bir dalga boyundaki LED ışığı altında hızla sertleşmeye olanak tanımaktadır. Böylece, kompozit üretim hızları artmakta ve tehlikeli madde sınıfında olan peroksitlerin kullanımını azaltılabilmektedir. Ayrıca, LED ışığı altında polimerleşme yüzeyden başladığı için üretim sürecinde açığa çıkan stiren emisyonlarının önemli miktarda azaltılması sağlanabilmektedir. Çalışmada matris malzemesi olarak foto başlatıcı içeren LED ile kürlenen polyester reçinesi (LED-PE), takviye elamanı olarak cam elyafı ve tek duvarlı karbon nanotüp olarak bilinen grafen nanotüp (GNT) kullanılmıştır. Kompozit üretiminde takviye malzemesi olarak dokuma cam elyafı ve %0, %0,001 , %0,003, %0,005, %0,01 ve %0,015 oranlarında GNT katılmıştır. Bu oranlara sahip GNT katkılı LED-PE kompozit ve cam elyaf dokuma takviyeli GNT'li LED-PE kompozit olmak üzere iki grup kompozit üretilerak deneyler gerçekleştirilmiştir. Sertleşmemiş reçine özellikleri için jelleşme süresi, jelleşme sıcaklığı, pik ekzoterm ve kürlenme sıcaklığı ile vizkozite ve reolojik özellikleri incelenmiştir. Üretilen GNT'li LED-PE kompozitler üzerinde ise eğilme dayanımı, çekme dayanımı, elastikiyet modülü, elastik limit, uzama yüzdesi, basınç dayanımı, Shore-D sertliği, darbe dayanımı, termal iletkenlik deneyleri ile empedans spektroskopisi, SEM, FT-IR ve TGA analizleri uygulanmıştır. Sonuç olarak; endüstriyel uygulamalarda kullanılabilecek LED ile kürlenen Polyester matrisli, cam elyaf ve GNT takviyeli üstün mekanik, fiziksel ve elektriksel özelliklere sahip yüksek performanslı polimer kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir.
Ambalaj sektöründe kullanılmak üzere nanokompozit geliştirilmesi
Anyonik killer sınıfından olan çift tabakalı hidroksitlerin (LDH) metal tabakaları pozitif yüklüdür ve yük dengesi ara katmanlardaki değişebilen anyonlar tarafından sağlanır. Genellikle çift tabakalı hidroksitlerin kimyasal kompozisyonu [MII1-xMIII x(OH)2]x+(An-)x/n.yH2O formülü ile ifade edilir. Buradaki MII and MIII sırasıyla iki ve üç değerli metal katyonlarını ve An- ara katmanlar arasındaki anyonları ifade eder.Bu çalışmada Mg-Al- LDH ve dodesil sülfat iyonları ile modifiye edilen Mg-Al- LDH, Mg/Al oranı 2 ve 3 olarak birlikte çöktürme yöntemi ile sentezlenmiştir. Daha sonra polilaktik asit (PLA)/ anyonik killerden çözelti dökme yöntemi ile nanokompozitler hazırlanmıştır.Hazırlanan nanaokompozitlerin karakterizasyonunda temas açı ölçümleri, yüzey enerji hesaplamaları, FTIR spektroskopi, X-ışınımı kırınımı (XRD), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) kullanılarak incelenmiştir. PLA ve nanokompozitlerin oksijen gazı ve su buharı bariyer özellikleri ölçülmüştür.Elde edilen bu veriler PLA/SDS-Mg-Al LDH (3:1) %5 nanokompoziti kil ve matrik uyumundan dolayı maksimum oksijen bariyer özelliği vermiştir. PLA'nın yapısına kil ilavesi ile polimerin oksijen bariyer özelliği %23.5 artmıştır.Anahtar Kelimeler: Çift katmanlı hidroksitler, Hidrotalsit, sodyum dodesil sülfat, Poli (laktik asit), Nanokompozit, Gıda ambalajları
NİO: ZNO / CDO kompozit fotodiyotların sol-jel yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, farklı molar oranlarda NiO:CdO ve NiO:ZnO ince filmler Alüminyum (Al) omik kontaklı p-Si üzerinde oluşturuldu. Kaplama yöntemi olarak sol-jel döndürerek kaplama yöntemi kullanıldı ve kaplama işlemi dinamik modda gerçekleştirildi. Fiziksel bir maske kullanılarak termal buharlaştırma yöntemi ile ince filmler üzerinde Al üst kontaklar meydana getirildi. Tüm bu işlemlerden sonra Al/NiO:CdO/p-Si/Al ve Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotlar üretilmiş oldu. Üretilen ince filmleri oluşturan fazların tayini için X-ışını kırınımı (XRD) analizi gerçekleştirildi. İnce filmleri oluşturan yapıların morfolojileri farklı büyütmelerde alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) ile araştırıldı. İnce filmleri meydana getiren elementler enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile belirlendi. Üretilen fotodiyotların fotodiyot parametreleri akım-gerilim (I–V), kapasite-gerilim (C-V), iletkenlik-gerilim (G-V), geçici fotoakım-zaman (I–t) ve geçici fotokapasite-zaman (C–t) ölçümleri ile araştırıldı. I-V analizleri karanlık ve farklı ışık şiddetleri altında (20 - 100 mW/cm^2) ve I-t analizleri ise sadece 20 - 100 mW/cm^2 arasında değişen ışık şiddetlerinde gerçekleştirildi. C-V, G-V ve C-t ölçümleri farklı frekans değerlerinde (10 kHz - 1 MHz) gerçekleştirildi. NiO:CdO ve NiO:ZnO ince filmler başarıyla üretildi ve tüm ince filmlerin nanoyapılardan meydana geldiği görüldü. Al/NiO:CdO/p-Si/Al ve Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotların doğrultma davranışı gösterdiği tespit edildi. Fotoakım değerlerinin ışıktan etkilendiği ve ışık yoğunluğu arttıkça yükseldiği belirlendi. Üretilen tüm fotodiyotların ışığa karşı hassas oldukları tespit edildi. En yüksek fototepki değeri NiO:ZnO oranı 3:1 olan Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotta 3.12 x 10^3 olarak elde edildi. Üretilen fotodiyotların elektriksel ve fototepki özelliklerinin NiO:CdO-ZnO oranları ile değiştirilebileceği ve kontrol edilebileceği görüldü. Al/NiO:CdO/p-Si/Al ve Al/NiO:ZnO/p-Si/Al kompozit esaslı fotodiyotların seri direnç ve arayüz durum yoğunluklarının frekanstan ve NiO:CdO-ZnO oranından etkilendiği belirlendi. Yapılan tüm karakterizasyonlar neticesinde, üretilen cihazların optoelektronik sistemlerde fotokapasitör ve fotodiyot olarak kullanım alanı bulabileceği sonucuna varıldı.
Bakteri tutundurulmuş polisülfon nanofiberlerin Cr(VI) ve reaktif boyar madde içeren atık suların arıtımında kullanılması
Bu tez çalışmasında polisülfon nanofiberine (PSU-Nf) biyoremediasyon yeteneği yüksek olan Clavibacter michiganensis (GQ466171) bakterisi tutundurulmuş ve üretilen nanobiyokompozit malzemenin Cr(VI) ve Reaktif Blue (RB) giderim verimi belirlenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında rastgele (çap: 954,07 ± 222,86 nm) ve sıralı morfolojide (çap: 784,01 ± 174,61 nm) üretilen Nf'lere tutunan maksimum bakteri sayısı ve Cr(VI) giderim verimleri belirlenmiştir. Buna göre, rastgele morfolojide PSU-Nf mat için Cr(VI) giderim verimi %89,66 ± 0,17 iken sıralı morfolojide PSU-Nf için %87,93 ± 0,17 olarak ölçülmüştür. Sonuç olarak, rastgele morfolojide üretilen Nf'ler biyonanokompozit malzeme üretimi için seçilmiştir. Maksimum sayıda bakterinin nanofibere tutunması için gerekli olan inkübasyon süresi 4 gün (2,54×106 kob/mL) olarak belirlenmiştir. Çalışmanın bir sonraki aşamasında optimum koşulların belirlenmesi amacıyla 20 ppm kirletici içeren ortamda biyogiderim çalışmaları yapılmıştır. Cr(VI) için optimum koşullar pH 8, temas süresi 24 saat, sıcaklık 23 °C ve çalkalama hızı 100 rpm olarak bulunmuş olup en yüksek Cr(VI) giderimi %94,15 ± 0,2 olarak belirlenmiştir. RB için optimum koşullar pH 8, temas süresi 15 saat, sıcaklık 30 °C, çalkalama hızı 100 rpm olarak bulunmuş olup en yüksek giderim verimi %100 olarak belirlenmiştir. Optimizasyon koşullarının belirlenmesinin ardından bakteri tutundurulmuş PSU-Nf mat ile giderim çalışmaları yapılmış ve Cr(VI) giderim verimi %96,79 ± 0,2 ve RB giderim verimi ise 13 saat temas süresi sonunda %100 olarak bulunmuştur. Bakteri tutundurulmuş nanofiberlerin tekrar kullanımları ekonomik açıdan önemli bir faktördür. Bu sebeple bakteri tutundurulmuş PSU-Nf'lerin tekrar kullanım özellikleri 5 siklusa kadar belirlenmiştir. 5. siklus kullanım sonrası giderim verimi 10 ppm Cr(VI) için %70,37 ± 0,34; 20 ppm RB için ise %51,85 ± 2,07 olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar, nanobiyo-kompozit malzemenin 5. siklus sonrasında bile başarılı bir şekilde giderime devam ettiğini göstermiştir. Ayrıca bakteri tutundurulmuş PSU-Nf mat, 4 °C ve 23 °C'de 30 güne kadar depolanmış ve depolama sonrası giderim verimleri test edilmiştir. 4 °C'de 30 günlük depolama sonrası giderim verimi Cr(VI) için %71,52 ± 1,11 RB için %46,67 ± 1,03 olarak hesaplanmıştır. 23 °C'de 30 günlük depolama sonrası giderim verimi ise Cr(VI) için %92,12 ± 0,53 RB için %56,67 ± 1,03 olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar bakteri tutundurulmuş PSU-Nf matin uzun süre depolanmaları sonrasında dahi çok yüksek giderim verimi ile atıksu arıtımında kullanım potansiyellerini göstermektedir.
Anhidrit içeren ko(ter)polimerlerin, makrokomplekslerin, makrodallanmış graft kopolimerlerin, organo-sodyum-bentonit nanokompozitlerin sentezi, karakterizasyonu ve antimikrobiyal özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada; N-vinilimidazol (NVIM), N-izopropil akrilamit (NIPA), metil metakrilat (MMA), 2-hidroksietil metakrilat (2-HEMA), 2-hidroksipropil metakrilat (2-HPMA), maleik ve sitrakonik anhidrit (MA ve CA) monomerlerinin suda çözünen, polielektrolit davranış ve antimikrobiyal aktivite gösteren ko(ter)polimerleri başlatıcı olarak 2,2-azobisizobütironitril (AIBN) kullanılarak 1,4-dioksan ortamında 65 oC'da serbest radikal polimerizasyonu ile sentezlendi. Sentezlenen ko(ter)polimerlere dallanmış poli(etilen imin), deiyonize su ortamında bağlanarak polikatyonik makrokompleks bir yapı elde edildi. Ko(ter)polimerlere metoksi uçlu poli(etilen glikol) (PEG) ve poli(etilen oksit) (PEO), 1,4-dioksan ortamında esterleşme reaksiyonu ile bağlanarak makrodallanmış graft kopolimerler oluşturuldu. Sodyum-bentonit (Na-bentonit), setiltrimetilamonyum bromür (CTMAB) kuaterner amonyum tuzu ile modifiye edilerek organo-sodyum-bentonit (organo-Na-bentonit) hazırlandı. %50, %60, %66,7 ve %80 organo-Na-bentonit içeren ko(ter)polimer/organo-Na-bentonit nanokompozitleri sentezlendi. Ko(ter)polimerlerin, makrokomplekslerin, makrodallanmış graft kopolimerlerin ve nanokompozitlerin farklı çözücülerde çözeltileri hazırlandı ve çözünürlükleri belirlendi. Ko(ter)polimerlerin, makrokomplesklerin, makrodallanmış graft kopolimerlerin ve nanokompozitlerin yapıları UV-görünür bölge, FTIR, 1H NMR ve 13C NMR spektrumlarıyla karakterize edildi; termal özellikleri TGA, DTA, DSC ve DMA ile belirlendi; yüzey morfolojisi SEM ve TEM ile incelendi; viskozite ölçümleri yapıldı; kristal yapıları ve kristal oranları XRD ile belirlendi. Ko(ter)polimerlerin, karboksilik asit gruplarının sayısı titrasyon yöntemiyle tayin edildi. Ko(ter)polimerlerin; elementel analiz, FTIR ve 1H NMR spektrumlarından ve karboksilik asit gruplarının sayısından monomer mol oranları belirlendi. Kelen-Tüdos (K-T) ve Fineman-Ross (F-R) yöntemlerinden yararlanılarak kopolimerlerin monomer reaktivite oranları hesaplandı. Bu sonuçların birbiri ile uyumlu olduğu görüldü. UV-görünür bölge, FTIR, 1H NMR, 13C NMR spektrumları; elementel analiz, SEM ve XRD sonuçları; TGA, DTA ve DSC eğrileri istenilen özellikte maddelerin sentezlendiğini ve ardışık ko(ter)polimerlerin oluştuğunu gösterdi. Organo-Na-bentonit varlığında ve organo-Na-bentonit olmaksızın hazırlanan ko(ter)polimer ve nanokompozitlerinin karşılaştırmalı termal analiz davranışları (Tb, Tm, Ts, Td, Tg, Te), nanokompozitlerde nano-yapısal oluşumdan dolayı termal, kristalin ve mekanik özelliklerde önemli derecede artış olduğunu kanıtladı. Nanokompozitlerin XRD sonuçlarında pik gözlenmemesi dağılmış yapıyı gösterdi. TEM fotoğrafları da bu sonucu doğrulamıştır. Sentezlenen tüm maddelerin patojen gram-pozitif bakterilere (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis ve Streptococcucs faecalis), patojen gram-negatif bakterilere (Eschericia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Shigella sonnei, Salmonella typhi ve Salmonella paratyphi) ve mayalara (Candida albicans ve Saccharomyces cerevisiae) karşı olan antimikrobiyal aktiviteleri kuyu difüzyon metodu ve minimum inhibe edici derişimin (MİK) belirlenmesi ile yapıldı. Sentezlenen maddelerin antimikrobiyal aktiviteleri, çeşitli antibiyotik (Eritromicin, Gentamicin, Penisilin G ve Ampisilin) ve antifungal (Ketokonazol) ilaçlarla karşılaştırıldı. En yüksek antimikrobiyal aktivite değerleri patojen gram-pozitif bakterilere karşı ölçüldü. Sentezlenen maddelerin kullanılan ilaçlarla antimikrobiyal aktiviteleri karşılaştırıldığında en az onlar kadar bazen de onlardan daha fazla aktiviteye sahip oldukları görüldü.
Titanyum dioksit bazlı nanoakışkan üretimi ve termal özelliklerinin belirlenmesi
Bu tez çalışmasında titanyum esaslı nanoakışkanların üretimi yapıldı. Yapılan çalışmalardan farklı olarak titanyum oksit esaslı kompozit nanoakışkan üretimi yapıldı. Nanokompozitler, TiO2 matris alınarak, CuO ve ZnO oksit malzemelerle farklı oranlarda üretilmiştir. Üretilen bu kompozit nanoakışkanların termal özellikleri saf su ile karşılaştırıldı. Deneysel sonuçlara bakıldığında hazırlanan nanoakışkanların saf suya göre daha iyi özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Üretim şartlarına bağlı olarak ısı transfer özelliklerinin arttığı deney sonucunda görülmüştür.
Sinnamoil sübstitüe yeni siklofosfazen bileşiklerinin kompozitlerinin hazırlanması ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasının ilk aşamasında 4'-hidroksiasetofenon ile sübstitüe benzaldehitler kullanılarak 3-(3-Metoksifenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1a), 3-(2,4-Dimetoksifenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1b), 3-(3,4-Dimetoksifenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1c), 3-(2,4,5-Trimetoksifenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1d), 3-(3,5-Diflorofenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1e), 3-(3,5-Diflorofenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1e), 3-(4-Kloro-2-florofenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1f), 3-(4-Kloro-3-(triflorometil)fenil)-1-(4-hidroksifenil)-prop-2-en-1-on (1g) bileşikleri sentezlendi. İkinci aşamasında, 2,2,4,4-tetrakloro-6,6-bis[spiro(2',2"-dioksi-1',1"-bifenilil)]siklotrifosfazen (3) bileşiği hekzaklorosiklotrifosfazen (2) ve 2-2'-bifenol'ün reaksiyonu sonucu elde edildi. Üçüncü aşamasında ise 1(a-g) Bileşiklerinin 2,2,4,4- Tetrakloro-6,6- bis[spiro (2',2"-dioksi-1',1"-bifenilil)] siklotrifosfazen (3) ile reaksiyonları sonucu sinnamoil sübstitüe fosfazen bileşiklerinin sentezlendi. Yeni sentezlenmiş olan bileşiklerin yapıları IR, UV/VIS, 1H-NMR, 13C APT-NMR spektroskopileri ve MALDI-TOF kütle spektrometrisi ile karakterize edildi. Elde edilen fosfazen bileşikleri ağırlıkça %4 oranında grafenle katkılandı hidrotermal yöntem kullanılarak yeni grafen-fosfazen kompozitleri hazırlandı. Son aşamada ise hazırlanan bu kompozitlerin frekansa karşı ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarak dielektrik sabitleri, dielektrik kayıp faktörleri, AC iletkenlikleri incelendi. Anahtar Kelimeler: Sinnamoil kalkon yapıları, fosfazen, hidrotermal, nanografen