Elektro-eğirme metoduyla üretilen silika nanopartiküllü pan nanofiberlerin hidrofobik/hidrofilik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of properties hydrophobic / hydrophilic of pan nanofibers containing silica nanoparticles produced by electrospinning method
Yazar: ZİYA YİĞİTOL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF YILMAZ
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada silika nanopartiküllü nanofiberlerin nanofiber çapları ve hidrofobik/hidrofilik özellikleri incelenmiştir. Silika nanoparçacıklı PAN nanofiberlerin üretiminde elektrospin işlemi kullanılmıştır. Üretim parametrelerinden çözelti konsantrasyonu ve voltajın nanofiber yapısı üzerine etkisi incelenmiştir. Öncelikli olarak poliakrilonitril/dimetilformamit (PAN/DMF)'den oluşan ağırlıkça % 8 karışım oranı için en iyi üretim parametreleri (SEM analizleri ile) belirlenmiştir. Sonra ağırlıkça % 8, % 9, % 10, % 11, % 12, % 13 PAN/DMF çözeltileri hazırlanmıştır. Bu çözeltilere % 1 oranında nano silika ilave edilmiş ve bu solüsyonlar kullanılarak elektrospin işlemi ile nano partiküllü nanofiberler üretilmiştir. Üretilen bu nanopartiküllü nanofiberlerin morfolojik yapıları, hidrofobik/hidrofilik özellikleri incelenmiştir. Çalışma sonunda saf PAN/DMF konsantrasyonu arttığı zaman nanofiber çapının arttığı görülmüştür Elde edilen nanofiber çaplarının 143,05-441,00nm arasında değişen altı farklı nanofiber elde edilmiştir. Silika ilavesinin de nanofiber çapına etkisi gözlenmiş ve nanofiber çapı 147,4-515,00nm arasında değişim gösterdiği gözlemlenmiştir. Sonuçta, PAN/DMF konsantrasyonu arttığı zaman nanofiber çapının arttığı görülmüştür aynı şekilde silika ilavesi yapıldığı zaman nanofiber çapı daha yüksek değerlerde elde edilmiştir. Silika katkılı nanofiberlerin hidrofobik/hidrofilik özelliği, statik yüzey temas açısı ölçüm cihazı ile analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre hazırlanan farklı oranlardaki PAN/DMF çözeltilerine sabit oranda silika ilavesi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında en fazla hidrofobik özellik gösteren numune % 13 PAN olan deney numunesinin olduğu görülmüştür. Sonuçta ağırlıkça sabit oranda (%1) silika ilave edilmesi ve ağırlıkça PAN oranının %8 ile %13 aralığında arttırıldığı her numune için hidrofobikliğin değiştiği görülmüştür. Bu değişim % 8 PAN solüsyonuna % 1 oranında ilave edilmesi ile numunenin temas acısını % 15.9 luk bir artış gösterirken % 13 PAN solüsyonuna % 1 oranında eklendiğinde silika etkisi % 0.018 olarak hesaplanmış ve silika etkisi dikkate değer bir değişime neden olmamıştır.

Abstract:
In this study, nanofiber diameters and hydrophobic / hydrophilic properties of silica nanoparticulate nanofibers were investigated. Electrospin process was used in the production of PAN nanofibers with silica nanoparticles. The effects of solution concentration and voltage on nanofiber structure were investigated. The best production parameters (by SEM analysis) were determined for the 8% by weight mixture ratio consisting primarily of polyacrylonitrile / dimethylformamide (PAN / DMF). Then 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13% by weight PAN / DMF solutions were prepared. 1% nano silica was added to these solutions and nanoparticles with nanoparticles were produced by electrospinning. The morphological structure, hydrophobic / hydrophilic properties of these nanoparticle nanofibers were investigated. At the end of the study, it was seen that nanofiber diameter increased when pure PAN / DMF concentration increased. The effect of silica addition on nanofiber diameter was observed and it was observed that the nanofiber diameter varied between 147.4-515.00nm. As a result, it was observed that the nanofiber diameter increased when PAN / DMF concentration increased and the nanofiber diameter was obtained at higher values when silica was added. The hydrophobicity / hydrophilicity of silica doped nanofibers was analyzed by static surface contact angle measuring device. According to the results of the analysis, a constant proportion of silica was added to PAN / DMF precipitates in different ratios. When the results were compared, the most hydrophobic sample was 13% PAN. As a result, it has been observed that the hydrophobicity changes for each sample that the addition of a constant rate (1%) of silica and the PAN ratio by weight is increased by 8 to 13%. While the change of contact angle was increased by 15.9% with the addition of 1% silica to the 8% PAN solution, silica effect calculated as 0.018% at the addition of 1% silica to the 13% PAN solution. So the silica effect did not cause a significant change at 13% PAN solution.