Isısal yalıtkan nano-kompozit malzemelerin özelliklerinin incelenmesi
Investigation on the properties of thermal insulator nano-composites
Yazar: GÖKHAN AKBABA
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL PALA ; DOÇ. DR. İHSAN MURAT KUŞOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışma, diyatomitin nano boyuta indirgenmesi ve nano boyutta diyatomit partikülleri içeren polimer nano-kompozitlerin üretilip incelenmesine odaklanmıştır. Nanopartiküller ve polimer matriksi olarak kullanılan PEEK arasındaki etkileşim, mekanik özellikler ve termal stabilite etkisi incelenmiştir. Diyatomit nanopartikül üretimi, çeşitli öğütme devirleri, süreleri, bilye boyutu gibi değişkenlerin etkisi incelenerek gerçekleştirilmiş ve boyut ölçümleri analizlerle doğrulanmıştır. Kullanılan malzemelerin bileşimleri x-ışını kırınımı (XRD) yöntemi ile incelenmiş ve SEM görüntüleri alınarak yüzey morfolojileri gözlenmiştir. Ayrıca DTA/TGA analizleri yapılmıştır. Ekstrüder yardımı ile nanokatkılı PEEK polimer nano-kompozitleri üretilmiştir. Malzemenin, SEM, XRD ve DTA/TGA analizleri gerçekleştirilmiştir. Ardından, mekanik ve termal özelliklerini tespit etmek üzere analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre termal iletkenlik katsayısı, nanokatkı oranına göre değişmektedir. En düşük termal iletkenlik katsayısı yüzde 2 diyatomit eklentisi ile üretilen nano-kompozit malzeme için elde edilmiş ve PEEK'e göre yüzde 9 oranında bir azalma gözlenmiştir. Bu etkinin nano-diyatomit katkısı ile devamlı doğru orantılı olmadığı belli bir orandan sonra etkisinin azaldığı gözlenmektedir. Yüzde 3 nano-diyatomit katkılı malzeme için termal iletkenlik katsayısında PEEK'e göre yüzde 6 oranında azalma gözlenmiştir. Mekanik özellikler üzerinde de önemli oranda değişimler gerçekleşmiştir. Bu çalışma ile nano-diyatomit katkısının polimerlerin mekanik ve termal özellikleri üzerinde geliştirici etkisi olduğu söylenebilir. Bu çalışmalar katkı oranları çeşitlendirilerek geniş çaplı bir araştırma gerçekleştirilebilir ve yeni mekanik özellikleri ve termal dayanıklılıkları artırılmış yeni malzemeler üretilebilecektir.

Abstract:
This study focuses on the reduction of diatomite to nano-size and the production and examination of polymer nanocomposites. The interaction between nanoparticles and PEEK used as polymer matrix, the effect of mechanical properties and thermal stability were investigated. Diatomite nanoparticle production was carried out by examining the effects of various parameters like grinding cycles, durations, ball size and then size measurements were verified with analysis. The compounds of the used materials are examined by x ray diffraction (XRD) method and surface morphology was observed by SEM images. Also DTA/TGA analysis were carried out. Polymer nanocomposites were produced by extruder. SEM, XRD and DTA/TGA analysis of the material were carried out. Subsequently series of analysis were carried out for determining the mechanical and thermal properties of the material. According to observed results coefficient of thermal conductivity changes depending on nanoadditive ratio. The smallest coefficient of thermal conductivity was observed for nanocomposite material which was produced with 2 percent nanodiatomite addition and 9 percent decreasement was observed. It is observed that these effects are not directly proportional to nano-diatomite addition and after a certain rate its effect decreases. 6 percent reduction was observed for the material that has 3 percent nanodiatomite addition. Significant alteration have also been made on mechanical properties. In this study, it has been observed that nano-diatomite additive has an improving effect on the mechanical and thermal properties of polymers. These studies can be carried out on a large scale by diversifying the contribution rates and it is possible to produce new materials with new mechanical properties and thermal durability.