Production and industrial applications of heat releasing electronic nanocomposite materials for heating systems

Elektrikle ısıtma teknolojisi, günümüzde birçok cihaz ve cihaz bileşeninde kullanılmaktadır. Bu teknoloji genellikle iletken bir metal üzerinden geçen elektrik akımının metalin elektriksel direnci sebebiyle ısı üretilmesi prensibine dayanmaktadır. Disiplinler arası bir bilim olan malzeme bilimi; insanlık ihtiyaçlarını karşılayacak cihazların geliştirilmesi için uygun malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi olarak tanımlanabilir. Bu tez kapsamında mevcut metalik ısıtma elemanlarının yerini alabilecek nitelikte karbon içerikli katkılara sahip polimerik kompozit filmlerin üretilmesi hedeflenmiştir. Doğası gereği yalıtkan olan polimerler karbon içerikli katkılar yapılarak iletken hale getirilmiştir. Üretilen filmleri yapılarının aydınlatılabilmesi için; XRD, XPS, FT-IR, DTA-TG, SEM ve NI cihazları ile karakterize edilmiştir. Yapısal analizlere ek olarak üretilen filmlerin elektriksel özellikleri, ısıtma davranışları belirlenmiştir. Optimum filmler kullanılarak ısı yayan tekstiller, sauna, kombi ve sera ısıtma sistemleri gibi prototip uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Polimer kompozitlerde perkolasyon eşiği kavramı ile açıklanan, kritik bir katkı kompozisyonunda yalıtkan iletken geçişi söz konusudur. Kritik iletkenlik geçişi grafit ve karbon katkıları için sırasıyla ağırlıkça yüzde 15 ve 13 olarak belirlenmiştir. Bu nedenle üretilen filmlerle eşdeğer dirence sahip ancak daha az katkı miktarına sahip filmlerin üretilmesi hedeflenmiştir. Bu doğrultuda perkolasyon eşiğinin aşağı çekilebilmesi için koperkolasyon olarak tanımlanan, karbon ve grafit katkılarının birlikte farklı oranlarda kullanıldığı filmler üretilmiştir. Bu filmler ile hedeflendiği gibi; daha az katkı ile koperkolasyon da başarı sağlanmıştır. Kütlesel üretim amacı göz önünde bulundurulursa, katkı miktarında azalma üretim maliyetlerinde önemli olacaktır. Bilimsel sonuçlara ek olarak; çalışmanın özgünlüğünün ve yenilikçiliğinin bazı kuruluşlarca onaylandığı belirtilmelidir. İlk olarak çalışma Türk Patent Estitüsü tarafından 2009/05515 patent numarası ile korumaya alınmıştır. Çalışma 2009-2011 yılları arasında Türkiye Cumhuriyeti, Bilim, Teknoloji ve Sanayi Bakanlığınca SANTEZ (00360.STZ.2009-1) kapsamında desteklenmiştir. Projenin sonlandırılmasını takiben 2013 yılı Mart ayı içerisinde en iyi SANTEZ projesi seçilmiş ve ödül bizzat bakan Nihat ERGÜN tarafından takdim edilmiştir.