Nanoselüloz ve bor nitrür katkılı polimer kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Elektronik cihazların sürekli olarak küçülmesi ve güç yoğunluklarının artması ile cihazlarda hızlı bir şekilde biriken termal yük daha hızlı ve etkili ısı dağılımı gerektirmektedir. Bu nedenle, ısıl iletkenliğe sahip malzemelerin elektronik cihazlarda kullanımı önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, bor nitrür nanotabaka (BNNT) ve nanoselüloz (NC) ilavesinin polilaktik asit (PLA) matrisinin termal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bor nitrür (BN), üstün termal iletkenliği ve mekanik özellikleri nedeniyle polimer kompozitler için potansiyel bir inorganik katkı maddesidir. Asit hidroliziyle mikrokristalin selülozdan hazırlanan selüloz nanoparçacıkları benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleri, doğal bolluğu, yenilenebilirlik ve sürdürülebilirlik özellikleri nedeniyle dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, farklı derişimlerde bor nitrür (BNNT) ve/veya nanoselüloz (NC) içeren polilaktik asit (PLA) kompozitleri çözelti döküm yöntemi ile hazırlanmıştır. Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Termogravimetrik Analiz (TGA), Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC), Termal İletkenlik, Termomekanik Analiz (TMA), Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve X-Işını Kırınımı (XRD) analizleri ve çekme testi ile kompozitlerin karakerizasyonu yapılmıştır. PLA matrisine nanoselüloz eklenmesiyle çekme dayanımı ve Young modülü artarken kopmada uzama değerleri azalış göstermiştir. BNNT katkısıyla artan çekme dayanımı daha yüksek derişimlerde aglomerasyon oluşumu sonucu düşüş eğilimine girmiştir. Saf PLA'nın termal iletkenliği 0,13 W/mK iken, ağırlıkça %5 NC ve %5 BNNT ilavesiyle termal iletkenlik 0,33 W/mK'e, BNNT'nin viniltrimetoksi silan modifiyesi sonrası ise 0,35 W/mK değerine ulaşmıştır. Matris içerisindeki BNNT'ler arasında geniş temas yüzeyi elde edilmiş ve bu nedenle kompozit yüzeyi boyunca ısı transferinde termal temas direnci en aza indirilerek termal iletkenlik değeri artmıştır.