Grafen köpük
SiO2 katkılı şok emici nanokompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu / Synthesis and characterization of graphene foam / Sio2 based shock absorbing nanocomposite
Yazar: ÇAĞLAR ERDEM
Danışman: DOÇ. DR. FETHULLAH GÜNEŞ
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Tez projesi kapsamında üretilen köpük grafen, kimyasal buhar biriktirme yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. GK'nin yapısı, düzlemsel grafene göre daha fazla yüzey alana sahip ve gözenekli olması sebebiyle darbe soğurma etkisinin daha yüksek olması hedeflenmiştir. Köpük yapının doğası gereği bulunan boşluklar ve gözenekler
ise kayma gerilimi altında kalınlaşan akışkan (KKA) ile doldurulmuştur. KKA malzemesi mekanik karıştırma yöntemi ile sentezlenerek, GK yapısına katkılanmıştır. Böylece mevcut yapının darbe soğurma özelliği daha da arttırılmıştır. Son olarak bu kompozit yapı, alttan ve üstten poli-dimetilsiloksan(PDMS) ile lamine edilerek tek parça ve bütün bir laminar kompozit yapı elde edilmiştir. Gerekli olduğu takdirde bu laminar tabakaların sayısı arttırılarak istenilen şok emici değerlere sahip çok katmanlı bir malzeme elde edilmesi öngörülmüştür. Bu sayede oluşturulan yapının hafif, esnek ve ince olmasının yanı sıra muharebelerde bıçak gibi keskin ve sivri uçlu silahlara karşı da yüksek seviyede şok emici özellik göstermesi hedeflenmiştir. Üretilen GK yapısının karakterizasyonu, Raman spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışınları difraktometresi (XRD) ile tespit edilmiştir. Ayrıca sentezlenen KKA malzemesinin performans değerlendirmeleri ve yapı özellikleri reoloji testleri ile değerlendirilmiştir. Uygun reolojideki akışkan ile GK yapıya emdirilerek PDMS ile lamine edilmiş ve elde edilen bu hiyerarşik kompozit yapıya bıçak batırma testi uygulanarak nihai ürünün optimum parametrelerde üretilmesi sağlanmıştır.

Abstract:
Foam graphene produced as part of the thesis project was synthesized by using the chemical vapor deposition method. Because of the structure of GF has more surface area and being porous compared to planar graphene, it is aimed to have higher impact absorption effect. The existing cavities and pores due to the nature of the foam structure was filled with shear thickening fluid (STF). STF material was synthesized by mechanical mixing method and doped to GF structure. In this way, the impact absorption feature of the present structure is further increased. Eventually, this composite structure was laminated with poly-dimethylsiloxane (PDMS) from the bottom and top and to obtain a one-piece and a complete laminar composite structure. If necessary, it is forseen to obtain a multilayer material with desired shock absorbing values by increasing the number of these laminar layers. In this way, the structure created is intended to be light, flexible and thin, as well as to show a high level of shock absorption against sharp and pointed weapons such as knives in combat. Characterization of the produced GF structure is determined by Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction Spectroscopy (XRD). Besides, performance evaluations and structure features of the synthesized STF material were evaluated by rheology tests. GF was absorbed into the structure with the appropriate rheology fluid and laminated with PDMS and by applying knife immersion test to this obtained hierarchical composite structure, it is provided to produce the final product in optimum parameters.