Modifiye edilmiş manyetik nanopartiküller içeren polihıpe kompozitlerin hazırlanması ve ısıl enerji depolama uygulamaları

Faz Değiştiren Maddeler (FDMler), ısıl enerji depolama amaçlı kullanılabilen, sabit sıcaklıkta faz geçişiyle ortamdaki ısıyı alarak ya da ortama vererek ısıl konforun sürekliliğini sağlayan maddelerdir. Bu malzemelerin faz geçişi esnasında katıdan sıvıya ya da sıvıdan katıya dönüşümleri söz konusu olduğundan akma, sızma, bulaşma sorunları ve büyük hacim değişimleri nedeniyle enerji dönüşüm proseslerinde doğrudan kullanılmaları uygun değildir. FDMler her ne kadar yüksek enerji depolama kapasitesine sahip olsalar da uygulamada karşılaşılan sızdırma problemi ve düşük ısıl iletkenlikleri nedeniyle performansları önemli oranda kısıtlanmaktadır. Bu nedenle son yıllarda kullanılan yaklaşım bu malzemeleri uygun destek malzemesine hapsetmek suretiyle şekilce (yapıca) kararlı FDMler oluşturmaktır. Bu sayede bu malzemelerin ısıl iletkenlik, kimyasal kararlılık, alev direnci gibi birçok özelliğini de iyileştirmek mümkün olmaktadır. Bu tez çalışmasında, FDM olarak n-heptadekanın impregnasyonu için destek malzeme olarak demir oksit (Fe3O4) nanoparçacıkları içeren polimerize edilmiş yüksek iç fazlı emülsiyon (poliHIPE) köpüklerin tasarımı, hazırlanması ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Fe3O4 nanoparçacıkları, mekanik destekli birlikte çöktürme yöntemiyle sentezlenmiş ve emülsiyon sistemi ile uyumlaştırmak için modifiye edilmiştir. Demir oksit katkılı destek malzemeleri, emülsiyon kalıplama stratejisi ile hazırlanmış ve üretilen polimerik köpükler, şekilce kararlı n-heptadekan bazlı kompozit FDMlerin hazırlanması için kullanılmıştır. Üretilen kompozit FDMnin toplam gizli ısı değeri, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizi ile 99,6 J/g olarak belirlenirken, n-heptadekanın impregnasyon oranı %67 olarak bulunmuştur. Ayrıca kompozit FDMnin performansı, sızıntı ve ısıl davranış testleri ile araştırılmıştır. Analiz sonucuna göre, şekilce kararlı n-heptadekan bazlı kompozit FDMin düşük sıcaklıktaki gizli ısı depolama uygulamaları için umut verici enerji malzemesi olduğu belirlenmiştir.