Kalkanlama malzemesi olarak kullanılabilecek bor karbür takviyeli  hafif ve esnek polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of boron carbide reinforced light and flexible polymer nanocomposites that can be used as a shielding material
Yazar: MÜCAHİD ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. FİGEN KAYA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Bor = Boron ; Bor karbür = Boron carbide ; Borik asit = Boric acid ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Nanolif = Nanofiber ; Nötron = Neutron

Özet:
İnsan sağlığına en zararlı radyasyon türü olan nötron parçacıklarının kalkanlanması araştırmacılar tarafından geniş kapsamda çalışılmaktadır. Nötron parçacıklarının elektrik alandan etkilenmeden direk olarak çekirdek ile tepkime vermesi kalkanlama için kullanılacak kalkanlama malzeme listesini azaltmaktadır. Nötron kalkanlama için yüksek çekirdek kesit alanına sahip bor ve bileşikleri ile yapılacak polimer nanokompozitlerin alanında öncü çalışmalar olması beklenmektedir. Nükleer reaktörlerde yüksek enerjili nötronların kalkanlanması için gelişmiş ve yeni giyilebilir bor karbür takviyeli polimer nanokompozitlerin üretilmesi hedeflenmiştir.
Bu tez çalışmasının ilk amacı; saf suda çözünen PVA solüsyonlarına borik asit katılarak PVB solüsyonları hazırlamak ve elektro eğirme yardımı bu solüsyon kullanılarak PVB nanofiber üretilmektir. Bir diğer amacı ise bor ve bor karbür takviyeli PVA nanofiberlerin elektro eğirme ile sürekli ve düz morfolojilerde üretilmektir. Son olarak tüm kompozisyonlardan üretilen nanofiberlerin nötron kalkanlama kabiliyetleri hesaplanacaktır.
Bor takviyeli PVA nanofiberlerin üretiminde bor partiküllerinin PVA nanofiberlerin yapısında çok az görülmesi nedeniyle bor partiküllere yüzey modifikasyonu yapılmıştır. Elektro eğirmede modifiye bor partikülleri kullanıldığında ise PVA nanofiberlerin yüzeylerinin tamamen bor partiküllerle kaplandığı anlaşılmıştır.  0,1 ağ. %'den 4wt%'ye kadar bor takviyeli PVA nanofiberler üretilerek morfoloji, kimyasal yapı değişimleri ve ısıl dayanımları araştırılmıştır.Ticari bor karbür ve grubumuzun ürettiği mikro/nano bor karbür partikülleri modifiye edilerek PVA nanofiberlere takviye edilmiştir. Nano bor karbürün ticari bor karbüre göre PVA nanofibere katılımı daha fazla olduğu ve daha ince fiber morfolojileri oluşturdukları anlaşılmıştır.
Son olarak tüm kompozisyonlardan üretilen tüm nanofiber kompozit tabakaların Küçükçekmece Nükleer Araştırma Merkezinde nötron kalkanlama kabiliyeti incelenmiştir.

Abstract:
Researchers have devoted a great deal of time to studying the shielding of neutron particles, which are the radiation that poses the greatest risk to human health. The list of shielding materials that can be utilized is shorter since the neutron particles interact directly with the nucleus without being influenced by the electric field. It is anticipated that groundbreaking research would be done on polymer nanocomposites with high core cross-sectional areas created with boron and its constituents for neutron shielding. The goal is to create cutting-edge and novel wearable boron carbide reinforced polymer nanocomposites for nuclear reactor high-energy neutron shielding.
The primary objective of this thesis study was to make PVB solutions by adding boric acid to PVA solutions dissolved in clean water and then to produce PVB nanofibers utilizing this solution with the aid of electrospinning. The production of continuous, flat, electrospun PVA nanofibers enhanced with boron and boron carbide serves as a further goal. The neutron shielding properties of nanofibers made from all compositions will next be determined.
In the production of boron-reinforced PVA nanofibers, surface modifications were made to boron particles because boron particles are rarely seen in the structure of PVA nanofibers. When using modified boron particles in electrospinning, it was understood that the surfaces of PVA nanofibers were completely covered with boron particles. Morphology, chemical structure changes, and thermal resistance were investigated by producing boron-reinforced PVA nanofibers from 0.1 wt% to 4wt%.
Commercial boron carbide and micro/nano boron carbide particles produced by our group were modified and reinforced into PVA nanofibers. It has been understood that nano boron carbide has higher incorporation into PVA nanofiber than commercial boron carbide and creates finer fiber morphologies.
Finally, the neutron shielding ability of all nanofiber composite sheets produced from all compositions was investigated at Küçükçekmece Nuclear Research Center.