Karışık jellerde faz geçişleri
Phase transitions in composite gels
Yazar: GÜLŞEN AKIN EVİNGÜR
Danışman: PROF. DR. M. ÖNDER PEKCAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Akrilamitler = Acrylamides ; Esneklik = Flexibility ; Faz geçişleri = Phase transitions ; Jeller = Gels ; Jelleşme = Gelation ; Kompozitler = Composites ; N-izopropilakrilamid = N-isopropylacrylamide ; Nanotüp = Nanotube ; İletkenlik = Conductivity ; Şişme = Swelling

Özet:
PAAm- ?C, PAAm- PNIPAAm, PAAm- MWNT karışık jelleri serbest radikal zincir kopolimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Jelleşme, kuruma ve şişme için kararlı durum floresans spektrometre tekniği kullanıldı. Jelleşme, kuruma ve şişme süresince floresans molekül olarak piranin kullanıldı. Bağlanan piraninlerin floresans spektrumu, sol- jel faz geçişinin görüntülenmesi ve monomer içeriğinin fonksiyonu olarak sol- jel geçişinin evrenselliğinin test edilmesini sağlamaktadır. Karışık jellerin jelleşmesinin evrenselliği klasik ve sızma teorileri ile modellendi. Kuruma ve şişme süreçleri monomerlerin içerikleri ve sıcaklığın fonksiyonu olarak analiz edildi. Kuruma sürecinde salınım katsayıları Stern Volmer ile birleştirilen hareketli difüzyon modelinden hesaplandı. Şişme sürecinde kolektif difüzyon katsayıları ve Li-Tanaka zaman sabitleri Stern- Volmer ile birleştirilen Li- Tanaka modelinden hesaplandı. Ayrıca floresans ölçümlerinin sonuçları ağırlık ve hacim deneyleri desteklenmektedir. Şişmiş karışık jelin esneklik ölçümleri farklı sıcaklıklarda ve derişimlerde gerçekleştirildi. Karışık jellerin esneklik modülü sıkıştırma gerilim gerinim eğrilerinin doğrusal bölümünün eğiminden karar verildi. Karışık jellerin esnekliği ve bunların evrenselliği esneklik teorisi ile modellendi. Son olarak, PAAm- MWNT karışık jelinin elektriksel iletkenlik ölçümleri frekans ve MWNT içeriğinin fonksiyonu olarak çalışıldı.Kararlı floresans teknik, sıkıştırma test ve dielektrik spektroskopi tekniği kullanılarak PAAm- ?C, PAAm- PNIPAAm, PAAm- MWNT karışık jellerinin jelleşme ve esneklik evrenselliğinin, kuruma, şişme, esneklik ve iletkenlik davranışının deneysel olarak araştırılmasını ve modellenmesini içeren bu tez, literatüre göre bir ilktir.

Abstract:
PAAm- ?C, PAAm- PNIPAAm, and PAAm- MWNT composite gels have been prepared by free radical crosslinking copolymerization. The steady state fluorescence (SSF) technique was employed for gelation, drying and swelling. Pyranine was used as a fluorescence probe during gelation, drying and swelling. Fluorescence spectra from the bounded pyranines allowed us to monitor the sol- gel phase transition, and to test the universality of the sol- gel transition as a function of monomer contents. The universality of gelation of the composite gel was modeled by the classical and percolation theory. Drying and swelling processes were analyzed as a function of contents of monomers and temperature. Desorption coefficients were calculated from the moving boundary diffusion model combined with the Stern- Volmer on the drying process. Collective diffusion coefficients and the Li-Tanaka time constants were calculated from the Li-Tanaka model combined with the Stern- Volmer on the swelling process. Furthermore, the results of fluorescence measurements were supported by gravimetrical and volumetric experiments. Elasticity measurements of the swollen composite gels were performed at different temperatures and concentrations. The elastic modulus of the composite gels was determined from the slope of the linear portions of compression stress- strain curves. The elasticity of the composite gels and its universality were modeled by the theory of elasticity. Lastly, the electrical conductivity measurements of PAAm- MWNT composite gels were studied as a function frequency and the contents of MWNT.The thesis including the searching experimentally and modeling of the universality of gelation and elasticity, drying, swelling, the behavior of elasticity and conductivity of PAAm- ?C, PAAm- PNIPAAm, and PAAm- MWNT composite gels by using steady state fluorescence, tensile testing and dielectric spectroscopy technique is the first according to the literature.