Doğal zeolit malzemelerin sıcaklığa bağlı akım iletim analizleri
Temperature dependent current conduction analysis of natural zeolite materials
Yazar: ÖZBEN CURA
Danışman: PROF. DR. SELİM ACAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada bir zeolit türü olan klinoptilolitin doğal taş halinin direnç ve dielektrik özelliklerinin öğütülme süresine bağlı olarak değişimi incelendi. Bu amaçla öncelikle elde öğütülmüş olan numuneler, bilyalı agatlar ile öğütme cihazında farklı sürelerde öğütülerek 7 farklı numune hazırlandı. Ayrıca gümüş nanopartikül ile katkılama yapıldı. Bu numunelerin yapısal, morfolojik, termal, direnç ve dielektrik analizleri yapıldı. Numunelerin X-ışını kırınım (XRD) deseninden baskın faz olarak monoklinik kristal klinoptilolit türü zeolit olduğu görüldü. Parçacık boyut analizinden ortalama parçacık boyutun nanometre ölçeğinde olduğu görüldü. Termogravimetrik ölçüm (TG) cihazıyla yapılan termal analizde tüm numunelerin benzer davanış gösterdiği, oda sıcaklığından 800 K'e çıkıldığında kütlece yaklaşık %10 luk bir kayıp olduğu görüldü. 300-800 K sıcaklık aralığında direnç ve dielektrik ölçümleri yapıldı. 10 kHz – 1,5 MHz frekans aralığında tüm sıcaklıklar için dielektrik sabiti, kayıp faktörü ve iletkenlikleri kıyaslandı. DC direnç analizinde 400 K'e kadar direnç artarken daha yüksek sıcaklıklarda direncin azaldığı görüldü. Aynı sıcaklık aralığında dielektrik sabitinin özellikle gümüş nanopartikül katkılı numunelerde neredeyse değişmeden sabit kaldığı görüldü. Türkiye'de doğal olarak bulunan klinoptilolitlerin özellikle geniş sıcaklık aralığında göstermiş olduğu direnç ve dielektrik özellikleri sayesinde elektronik cihaz uygulamalarına ve doğal dielektrik kapasitör uygulamalarına kazandırılması hedeflendi

Abstract:
In this study, the variation of resistance and dielectric properties of a natural type of zeolite with grinding time was investigated. For this purpose, 7 different samples were prepared from the stone sample by hand-grinding and milling in a device with ball agates at different milling times. Structural, morphological, thermal, resistance and dielectric analyses of these samples were performed. From the X-ray diffraction (XRD) patterns of the samples, it was observed that monoclinic-crystalline of clinoptilolite-type zeolite was the dominant phase. It was seen from the particle size analysis that the average particle size of the samples was in the nanometer scale. From the thermal analysis performed with a thermogravimetric measurement (TG) device, all samples showed similar behavior and registered about 10% loss in mass when the temperature was increased from room temperature to 800 K. Resistance and dielectric measurements were made in the temperature range of 300-800 K. Dielectric constant, dissipation factor and conductivity were compared for all temperatures in the frequency range of 10 kHz-1.5 MHz. Through the DC resistance analysis, it was observed that the resistance increased with the increase in temperature up to 400 K and then decreased with the further increase in temperature. It was observed that the dielectric constant of the samples, especially in the silver nanoparticle-doped samples, remained almost unchanged throughout the investigated temperature range. Eventually, it has been concluded that natural clinoptilolites found in Turkey have the potential to be used in electronic device and natural dielectric capacitor applications by virtue of their resistance and dielectric properties manifested in a wide temperature range