Ferrit katkılı kitosan polimer esaslı kompozit filmlerin dielektrik özelliklerinin geliştirilmesi
The improvement of the dielectric properties of ferrite doped chitosan polymer based composite films
Yazar: ECEM GÜL KIZILIRMAK
Danışman: DOÇ. DR. BANU SÜNGÜ MISIRLIOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Tezin amacı, kitosan esaslı Mg0.7Ni0.3F e2O4 parçacık katkılı biyopolimer
nanokompozit filmlerin dielektrik özelliklerinin geliştirilmesi üzerine bir
araştırmayı sunmaktadır. Polimer nanokompozitler, elektronik, medikal ve
otomotiv gibi birçok sektörde geniş potansiyel uygulamalara sahiptir. Bu
malzemeler, yüksek performans özellikleri ve çok yönlü kullanımlarıyla dikkat
çekmektedir. Kompozitler için kullanılacak polimerlerin seçiminde çevreye duyarlı,
toksit özelliği bulunmayan, doğal kaynaklardan üretilmiş malzemelerin tercih
edilmesi sürdürülebilir kaynak kullanımı bakımından büyük öneme sahiptir. Bu
çalışma, nanokompozit malzemelerin hazırlanması, karakterizasyonu ve dielektrik
özelliklerinin analizini içermektedir. Nanokompozitler, manyetik karıştırıcıda
distile su içinde disperse edilen Mg0.7Ni0.3Fe2O4 nanoparçacıklarının kitosan ve
polivinilalkol çözeltileri içine eklenmesiyle hazırlanmıştır. Nanokompozitlerin
yapısal, termal, yüzey ve kimyasal özellikleri çeşitli karakterizasyon teknikleri
kullanılarak incelenmiştir. SEM ve FESEM analizleri, morfolojik yapıyı
görselleştirmek için kullanılmıştır. XRD analizi, kristal yapının ve faz bileşiminin
belirlenmesinde önemli bir rol oynamıştır. FTIR analizi, polimer ve
nanoparçacıklar arasındaki kimyasal etkileşimleri göstermiştir. DSC, TG ve DTA
analizleri, nanokompozitlerin termal davranışlarını incelemiş ve termal stabilitesini
değerlendirmiştir. Empedans spektroskopisi analizi ile malzemelerin elektriksel
özellikleri incelenmiştir. Çalışmadan elde edilen yapısal analiz sonuçları
incelendiğinde, ferrit nanoparçacıkların artan katkı oranına bağlı olarak kitosan/PVA içerikli polimer bileşimi içinde homojen bir ¸şekilde dağıldığı ve katkılı nanokompozit filmlerin başarı ile hazırlandığı görülmektedir. Empedans spektroskopi
analizine göre ise artan katkı oranı ile nanokompozit filmlerin dielektrik
özelliklerinin belirgin olarak arttığı tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, hazırlanan
Mg0.7Ni0.3Fe2O4 katkılı ve biyouyumlu kitosan/PVA polimer nanokompozit
filmlerin elektrik yalıtımı, kapasitör teknolojisi gibi birçok alanda potansiyel
uygulamalara sahip olduğu fikrini desteklemektedir.

Abstract:
The aim of the thesis is to present a research on the development
of dielectric properties of chitosan-based Mg0.7Ni0.3Fe2O4 particle-doped
biopolymer nanocomposite films. Polymer nanocomposites have wide potential
applications in many industries such as electronics, medical and automotive. These
materials attract attention with their high performance properties and versatile
uses. In the selection of polymers for the composites, it is of great importance
to use environmentally friendly, non-toxic, and produced from natural resources
in terms of preferring sustainable resource materials. This study includes the
synthesis, characterization and analysis of dielectric properties of nanocomposite
materials. Nanocomposites were synthesized by adding Mg0.7Ni0.3F e2O4
nanoparticles dispersed in distilled water in a magnetic stirrer into chitosan and
polyvinyl alcohol solutions. Structural, thermal, surface and chemical properties
of nanocomposites were examined using various characterization techniques.
SEM and FESEM analyzes were used to visualize the morphological structure.
XRD analysis played an important role in determining the crystal structure and
phase composition.FTIR analysis demonstrated chemical interactions between the
polymer and nanoparticles. DSC, TG and DTA analyzes examined the thermal
behavior of the nanocomposites and evaluated their thermal stability.The electrical
properties of the materials were examined by impedance spectroscopy analysis.According to the structural analysis, it is seen that the ferrite nanoparticles are
homogeneously dispersed in the chitosan/PVA polymer composition with the
increasing ratio of the dopants, and the polymer-based nanocomposite films are
successfully synthesized. According to the impedance spectroscopy analysis, it
was found that the dielectric properties of the nanocomposite films increased
significantly with increasing doping ratio. These results support that the synthesized
Mg0.7Ni0.3Fe2O4 doped biocompatible chitosan-PVA polymer nanocomposite
films have potentials in many applications such as electrical insulation and capacitor
technology.