Bor nitür nano tabakalarına ayrılmasının incelenmesi
Investigation of exfloation of hexagonal boron nitride into nano flakes
Yazar: ATAKAN AKAY
Danışman: PROF. NURAN AY
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Bor nitrür = Boron nitride ; Kompozitler = Composites ; Silanlar = Silanes

Özet:
Grafenin karbon boyutunda atomik seviyelere ayrıştırılmasıyla elde edilen üstün elektronik özellikler keşfedildiğinden bu yana iki boyutlu (2D) malzemeler bilim dünyasının ilgi odağı haline gelmiştir. Bor Nitrür (BN), yüksek termal stabilitesi, üstün mekanik özellikleri ile kullanılmakta olan bir malzemedir. BN ayrıştırma teknikleri kullanılarak Bor Nitrür Nano Tabakaları (BNNS) adı verilen 2D kristal yapılı malzemeler haline getirilebilmektedir. Bu çalışmada, sahip olduğu üstün özellikler sayesinde endüstriyel olarak fonksiyonel polimer kompozitler ve filmler gibi kullanım alanlarında BNNS'lerin, kompozit nano katkı malzemesi olarak kullanılması aşamasında matriks fazlara daha iyi bir bağlanma elde etmek için vinil-trimetoksisilan (VTS) ile silanlama işlemi uygulanmıştır. İlk olarak, sonikasyon-santrifüj tekniklerine alternatif olarak yüksek kayma hızlı sıvı mikro işlemci (Microfluidics) tekniği kullanılarak oldukça ince tabakalı bor nitrür nano tabakaları elde edilmiştir. Başlangıç tozu olarak kullanılan mikron boyutlu tabakalara sahip hekzagonal bor nitrür tozları, N,N dimetilformamid (DMF) ve kloroform ile hazırlanan solüsyon içerisinde dağıtılmış ve ardından yüksek kayma hızlı sıvı mikro işlemciden belli sayılarda belirlenen çevrimlerden geçirilerek BNNS'ler elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen BNNS'lerin silanlama işlemleri gerçekleştirilmiş ve hem silanlı hem silansız BNNS'lerin tane boyut büyüklük analizleri, ATR modu dahil Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometresi analizleri, x-ışını difraksiyometre analizleri, taramalı ve geçirimli elektron mikroskobu (SEM ve TEM) analizleri, temas açısı analizleri ve termal analizleri (TGA) gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Two-dimensional (2D) materials have garnered a remarkable attention since the successful separation of graphene, atomic layers of carbon, demonstrates novel electronic properties. BN exhibits high thermal stability, good mechanical strength for years. BN can be exfoliated to form unique 2D crystal structures called boron nitride nanosheets (BNNSs). In this study, BNNS was modificated with vinyl trimethoxy-silane (VTS) to become a better interactive nanofiller with the polymer matrix phase which has so many inudstrial application areas such as functional polymer composite films filler nanomaterial because of its superior properties. As a first step, a highly competent and robust method called high pressure microfludization for large scale production of thin few layer boron nitride nano sheets (BNNSs), as a promising alternative to ultrasonication and sonication-centrifugation methods. BNNSs were derived from micro-sized hexagonal boron nitride of very thin large flakes using chemical exfoliation in the proper solvent combination of N,N dimethylformamide (DMF) and chloroform. Obtained BNNSs were modificated with silane and both BNNSs and the attachment of silane groups onto BNNSs surfaces were verified with a combination of various analtytical techniques including Nano-scaled particle size analzyer (NPSA), Fourier Transformation Infrared Spectroscopy (FT-IR) equipped with ATR module, X-ray diffraction (XRD), Scanning and Transmission Electron Microscopy (SEM and TEM), Contact Angle Analyzer , and Termogravimetric analyzer (TGA).