Geçiş metal iyonları katkılı sodyum-fosfat camların elektrik, optik, yapısal, yüzeysel ve termal özellikleri
Electrical, optical, structural, surface and thermal properties of sodium-phophate glassed doped with transition metal ions
Yazar: SADİYE ÇETİNKAYA ÇOLAK
Danışman: PROF. DR. ERTUNÇ ARAL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Genel Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Cam = Glass ; Cam endüstrisi = Glass industry ; Madde özellikleri = Item properties

Özet:
Cam hem günlük yaşantımızda hem de teknolojide kullanılan vazgeçilmez malzemelerden biridir. Son yıllarda özellikle geçiş elementleri katkılı camlar teknolojik olarak bir çok uygulama alanı bulmaktadır. Yüksek elektriksel iletkenliği, UV geçirgenliği, düşük çalışma sıcaklıkları gibi fiziksel özelliklerinden dolayı, fosfat camlar diğer cam yapılarına göre genelde daha çok tercih edilmektedirler.Bu çalışmada güneş kollektörlerinde ve siyah camın uygulanabileceği diğer alanlarda kullanılabilirliğinin araştırılması için siyah cam yapımı amaçlanmıştır. Taban cam olarak fosfat camı hazırlanmış, bu taban cama yüksek oranda kobalt oksit (CoO) katkılanarak siyah cam elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen siyah cama ikişer farklı oranda vanadyum oksit (V2O5) ve bakır oksit (CuO) ilave ederek farklı yapıda, literatürde bulunmayan toplam 6 adet fosfat camı üretilmiştir.Hazırlanan tüm camların yapısal, yüzeysel, elektriksel, termal ve optik özellikleri farklı analiz teknikleri ile incelenmiş ve bu özellikler üzerine katkılanan geçiş elementi cinsi ve oranının etkileri araştırılmıştır. Sonuçta üretilen hiçbir camda kristalleşme oluşmadığı, siyah camların ışığı son derece iyi bir şekilde soğurduğu ve taban cama yapılan geçiş metal oksitlerinin bant aralıklarını düşürdüğü gözlenmiştir. Bant aralığını en çok düşüren oksitin V2O5 olduğu belirlenmiştir. 590 nm'deki kırılma indislerinin 1.456-1.591 arasında değiştiği gözlenmiştir. Elektriksel iletkenliği en yüksek olan camın %1 CuO katkılı cam ve termal iletkenliği en yüksek olan camın ise %20 CoO katkılı olan siyah cam olduğu saptanmıştır.

Abstract:
Glass is one of the most important materials which is used both in our daily life and technology. Recently, glasses doped with transition elements find many technological application areas. Phosphate glasses are preferred mostly when compared to other glass structures due to their physical properties such as, high electrical conductivity, UV transparency and low working temperatures.In this work, the production of black glass is aimed to determine the usage potential in solar collectors and other fields where black glass can be processed. Phosphate glass has been prepared as the substrate and black glass has been obtained by cobalt oxide (CoO) doping at high ratios. Then, six types of phosphate glasses which are not present in literature, have been obtained by the addition of vanadium oxide (V2O5) and copper oxide (CuO) at two different ratios.Structural, surface, electrical, thermal and optical properties of all glasses have been investigated by different analysis techniques and the effect of transition element type and ratio on these properties has been searched. Finally, it has been observed that any of the obtained glasses has crystallinity, black glasses are strong absorbers and transition metal oxides doped in to the substrate glass have reduced the band gaps. The highest reducing effect has been seen in V2O5. Refractive indices at 590 nm have been determined to be between 1,456-1,591. The glass with highest electrical conductivity is the one doped by CuO at 1%, while the glass with highest thermal conductivity is the black glass doped with CoO at 20%.