Polimer nanokompozit malzemelerde süper kritik karbondioksit yardımıyla nanopartikül dağılımının kontrolünün araştırılması
Investigation of supercritical CO2 induced phase segregation of nanoparticles on polymer nanocomposite materials
Yazar: FATMA ZEHRA YALÇIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELDA TOPÇU ŞENDOĞDULAR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüz teknolojisinin geldiği noktada istenilen malzeme-özellik ilişkisine bağlı olarak metal-metal alaşımları yerini çeşitli yapılara sahip kompozit malzemelere bırakmaktadır. Bu nedenle, kompozit malzemelerin akademik ve endüstriyel önemi giderek artmakta, daha üstün özellikte farklı takviye elemanlarını ve matrisi içeren kompozit malzemeler üzerinde çalışmalar yoğunlaştırılmaktadır. Kompozit malzemeler içerisinde polimerik nanokompozit malzemeler ise günümüzde en çok tercih edilen malzeme grubunda ilk sıralarda yer almaktadır. Nano boyutta takviye taneciklerini içeren kompozit malzemelerin özelliklerinin tespit edilmesi, geliştirilmesi, üretilmesi ve uygulama alanlarının çeşitlilik arzetmesi günümüzde oldukça mühim bir çalışma alanını kapsar hale gelmiştir. 
Bu tez çalışmasında polimer nanokompozitlerin özelliklerinin ve dolayısıyla kullanım alanının geliştirilmesi, düşük maliyetli yeni malzemeler üretilmesi, farklı sistemler için karbondioksit altında kritik ıslatma mekanizmasının optimize edilmesi amaçlanmıştır.
Polimerde çözünen nanopartiküllerin, yoğunluk dalgalanma sırtının yakınında yüksek oranda sıkıştırılabilir süperkritik karbondioksit ile polimer-karbondioksit arayüzüne taşınımı ve sistem optimizasyonu üzerinde çalışılmıştır. Sentez sonrası (post-processing) bir süreç uygulaması olan CO2 ile tavlamanın malzeme üzerindeki etkilerinin incelenmesi kapsamında karbondioksit öncesi ve sonrası polimer nanokompozit sistemin morfolojik özellikleri hem optik hem de taramalı elektron mikroskobu yardımıyla incelenmiştir. Sonuçlar sentez sonrası ham numune ve geleneksel ısıl işlem ile tavlanmış numunelerle karşılaştırılmıştır.  

Anahtar Kelimeler: Polimer nanokompozit malzeme, süperkritik karbondioksit

Abstract:
Composite materials with structure varities substitute metallic materials and their alloy alternatives in many applications regarding material/property correlation along with developing technology. Thus, academic and industrial interest to composite materials is escalating to bring out novel materials with different reinforcement and matrix components offering advanced properties. Especially, polimer nanocomposites prevail among their other composite material contenders as comtemporary, favored material option. Diversity of their broadening applications resulted in an increase on the number of synthesis and characterization studies and projects of nanomaterial reinforced polymeric composite materials.
Motivation of this thesis rests on the academic contributions based on CO2 annealled structure varieties, cost effective and environmental approach to the field. CO2 annealling is especially adventageous for nanoparticle reinforcements within polymer matrix due to the critical wetting mechanism.
Polymer miscible nanoparticles can be transported through polymer/CO2 interface causing control over vertical concentration gradient of reinforcement by optimizing interaction parameters through high compressibility of supercritical fluid. That phase segregation is more dominant at the ridge condition where density fluctuations of supercritical fluid can be dedected. Morphological changes have been investigated by comparing before and after CO2 annealling (post-processed) samples in light and scanning electron microscopy (SEM) studies. Result of non-processed, CO2-annellaed and traditional thermal annealled samples were compared. CO2 annealling process is understood to be a promising post-process method to control polymer nanocomposite materials' surface properties in a way unseen after alternative methods.   

Key words: Polymer nanocomposite material, supercritical carbon dioxide