Karbon nano yapılarla takviyelendirilen polimer kompozitlerin üretimi ve özelliklerinin araştırılması
Investigation of production and properties of carbon nano structures reinforced polymer composites
Yazar: CEMAL ONUR ÖZTÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SEVAL HALE GÜLER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Kompozit malzemelerin özellikle otomotiv, havacılık, savunma sanayi gibi birçok sektörde kullanımı her geçen gün artmakta ve özellikle talep edilen özelliklere göre tasarlanabilmesinin verdiği avantajla ticari olarak popülerliği artmaktadır. Karbon nanotüpler ve grafenler eşsiz mekaniksel, elektriksel, termal özelliklere sahiptirler. Bu tezin kapsamında, günümüzde kompozit malzemeler endüstriyel ürünlerde kullanıma girmekte ve endüstriyel ürünlerdeki nanokompozit kullanımını arttırması beklenmektedir. Nanokompozitler için en önemli takviye elamanlarından kabul edilen, karbon nanotüp ve grafen takviyeli malzemelerin üretimi ve özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla, bu çalışmada farklı ağırlık yüzdeli nanotüp konsantrasyonlarına sahip KNT/Epoksi ve KNT-Grafen/Epoksi polimer kompozitleri çözelti karıştırma metodu ile üretilmiştir. Polimer matris malzemesi ticari olarak oldukça yaygın olan ve suya, aside ve bazlara karşı direnci yüksek olan termoset bir polimer olan epoksi tercih edilmiştir. KNT ve grafen takviye elamanı olarak kullanılmıştır, Dimetilformamid (DMF) içinde iyi dağılım elde etmek için KNT yüzeyi Polivinilalkol (PVA) ile fonksiyonalize edilmiştir.. Karbon nanotüplerin elde edilebilmesi için kimyasal buhar çöktürme (CVD) yönteminden yararlanılmıştır. Grafenin üretimi için sıvı faz eksfolasyon yöntemi kullanılmıştır. Üretilen tozlar ve numunelerin içyapıları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) incelenmesi yapılmıştır. Bu analizlerinin sonucunda karbon nanotüp ve grafen takviyeli kompozit yapıların genel olarak mekanik, termal ve elektriksel iletkenlik özellikleri hakkında bilgi edinilmiştir. Nanokompozitlere ait sonuçlar FTIR spektroskopisi, mekanik, termal, morfolojik ve elektriksel iletkenlik testleri ile incelenmiştir.

Abstract:
Composite materials usage increase day by day to utilize many sectors like a automotive, aeronautical, defense, etc. The most important advantage of composite materials; designed for requested properties and become more popular at commercial stage. Carbon nanotubes and graphenes have unique mechanical, electrical, thermal properties. The scope of this thesis, nowadays composite materials start to use at industrial products and expected to increase usage of nanocomposite at industrial products. The most important reinforcement materials in nanocomposites it was examined carbon nanotube and graphene production and characteristics. However, in this study, CNT/Epoxy and CNT-Graphene/Epoxy polymer composites with nanotube different percent weight concentrations were fabricated via solution mixing method. Epoxy is preferred for the matrix material which is thermoset polymer, extensive commercially and have resistance to acid, base and water. CNT and Graphene used as reinforcements materials, surface of CNT was functionalized with Polyvinyl Alcohol (PVA) to get good dispersion in Dimethylformamide(DMF). Carbon nanotubes had produced by Chemical Vapor Deposition. Graphene had produced by Liquid Phase Exfoliation Process. The samples and nano powders were examined by Transmission Electron Microscope (TEM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). As a result of these tests, general information of mechanical, thermal and electrical conductivity was obtained about the carbon nanotube and graphene reinforce composite materials. The resulting of nanocomposites was examined by FTIR spectroscopy, mechanical, thermal, and electrical conductivity tests.