Kimyasal buhar çöktürme yöntemiyle üretilmiş karbon nanotüp ile takviyelendirilmiş betonun bazı özelliklerinin araştırılması /
Yazar: NAZLI NİSA CACİM
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER GÜLER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Günümüzde, teknolojinin gelişmesiyle birlikte birçok farklı beton karışım türü ortaya çıkmıştır. Nano malzemelerin beton karışımlarına uygulanmasının, geleneksel beton özelliklerini geliştirdiği görüldüğünde nano malzemelere olan ilgi artmıştır. Beton karışımındaki maddeler doğada bol miktarda bulunmaktadır. Bu karışıma son zamanlarda nano parçacıklar katkı olarak eklenmeye başlanmıştır. Nano materyal ilavesi, ağırlık bazında çimento oranını kısmen değiştirerek, çimento içeriğini azaltmaya yardımcı olur. Nano malzemelerin ultra ince parçacıkları aynı zamanda; çok yoğun bir beton olmasını sağlayarak, mikro gözeneklerin büyümesini azaltarak, dolgu maddesi olarak hareket ederek, mikro gözenek oluşumunu azaltmaya yardımcı olur.
Karbon Nanotüpler fullerenin yapısal ailesinin bir üyesidir. Grafen adı verilen bir atom kalınlığında karbon tabakası tarafından oluşturulan duvarlarla birlikte uzun, boşluklu yapılardan türemiştir. Bu tabakalar belirli ve ayrık açılarla yuvarlanır. Yuvarlanma açısı ve yarıçap kombinasyonu, nanotüp özelliklerini belirler. Karbon Nanotüp (KNT), mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere; benzersiz içi boş yapısına, nanometre çapına ve yüksek en/boy  oranına sahip olduğu için beton imalatına uygun takviye malzemesidir. Karbon Nanotüpün kullanım avantajı, esnekliğidir. KNT tarafından sağlanan esneklik, betonun dayanımını arttırmaktadır. Diğer nano malzemelerle karşılaştırıldığında karbon nanotüp, betonun esnekliğini ve dayanımını arttırmak için en iyi nano malzemedir. En önemlisi, KNT'nin hacmi ve boyutu, diğer nano malzemelerle karşılaştırıldığında daha küçüktür.  KNT'nin betondaki temel reaksiyonu, çekme ve basınç yeteneklerini iyileştirmektir. Çimento kompozitinin geliştirilmiş mekanik özelliklerine ulaşmanın bir yolu, kompozit matriste iyice dağılmış karbon nanotüp kullanılmasıdır.
Bu çalışmada kullanılacak olan karbon nanotüpler laboratuvar şartlarında kimyasal buhar çöktürme yöntemi ile üretilmiştir. Yüksek sıcaklıklara ısıtılmış bir tüp sistemi içerisinden bir hidrokarbon gazının belli bir hız ve belli bir basınçta geçirilmesi sonucunda üretilmiştir. Hidrokarbon gazlar belli bir sıcaklığın üzerinde karbon ve hidrojene ayrışır. Ayrışan karbon atomları uygun şartların sağlanması ile karbon nanotüpleri oluşturacak şekilde yeniden dizilirler.  Elde edilen karbon nanotüplerin yüzeyleri topaklaşmayı engellemek için farklı kimyasallarla fonksiyonize edilmiştir.

Abstract:
Today, with the development of technology, many different types of concrete mixtures have emerged. When the application of nano materials to concrete mixtures improves the traditional concrete properties, the interest in nano materials has increased. The substances in the concrete mixture are abundant in nature. Recently, nanoparticles have been added to this mixture as additives. The addition of nanomaterials helps to reduce the cement content by partially modifying the weight ratio of cement. The ultra-fine particles of nano materials can also be prepared by; It helps to reduce micropore formation by acting as a filling material by decreasing the growth of micropores by providing a very dense concrete.
Carbon Nanotubes are a member of the structural family of the fuller. It is derived from long, hollow structures with walls formed by an atomic carbon layer called graphene. These layers are rounded at certain and discrete angles. The combination of rolling angle and radius determines the properties of the nanotube. Carbon Nanotube (CNT) has excellent physical and chemical properties; Due to its unique hollow structure, nanometer diameter and high aspect ratio, it is a reinforcing material suitable for concrete manufacturing. Carbon Nanotube has the advantage of being flexible. The flexibility provided by CNT increases the strength of concrete. Compared to other nano materials, carbon nanotube is the best nano material to increase the flexibility and strength of concrete. Most importantly, the volume and size of the CCT are smaller compared to other nanomaterials. The main reaction of CNT in concrete is to improve the tensile and compression capabilities. One way to achieve the improved mechanical properties of the cement composite is to use carbon nanotubes that are well dispersed in the composite matrix.
Carbon nanotubes to be used in this study were produced by chemical vapor deposition method under laboratory conditions. It is produced by passing a hydrocarbon gas through a tube system heated to high temperatures at a certain speed and a certain pressure. Hydrocarbon gases decompose into carbon and hydrogen at a certain temperature. The decomposed carbon atoms are rearranged to form carbon nanotubes under appropriate conditions. The surfaces of the obtained carbon nanotubes were functionalized with different chemicals to prevent agglomeration.