Elektrospinning yöntemi ile elde edilen Fe, Ni VE Co içeren nanofiberlerin yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural and magnetic properties of electrospun nanofibers containing Fe, Ni VE Co
Yazar: MURAT LUKUMCİ
Danışman: DOÇ. DR. ERCÜMENT YÜZÜAK
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı elektrospinning yöntemini kullanarak ferromanyetik özelliğe sahip Fe, Ni ve Co elementleri içeren yüksek yüzey alanı/hacim özelliğine sahip nanofiberler üretip bunların yapısal ve manyetik özelliklerini incelemektir. Bu çalışmada laboratuvarda hazırlanan PVA (Polivinil alkol) polimer çözeltisi içine ferromanyetik özelliğe sahip Fe, Ni ve Co elementlerinin belli oranda eklenerek nanofiber üretimi için gerekli olan bileşik çözeltisi hazırlanmıştır. Bu bileşik çözeltisine elektrospinning yöntemi uygulanarak Fe, Ni ve Co katkılı nanofiberler elde edilmiştir. Üretilen nanofiberlerin yapısal karakterizasyon için X-Işını Kırınım Cihazı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometresi (FTIR) kullanılmıştır. XRD çalışmaları neticesinde elde edilen nanofiberlerın amorf yapıda olduğu görülmüştür. Sonrasında amorf yapıdaki nanofiberler ısıl işlemlere maruz bırakılarak nanofiber içerisindeki PVA uzaklaştırıldıktan sonra elde edilen nanofiberlerin yapısal ve manyetik özellikleri incelenmiştir. PVA'nın uzaklaştırılması neticesinde elde edilen nanofiberlerin manyetik incelemeleri Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM) ile gerçekleştirilmiştir. Ölçümler sonucuda nanofiberlerin yumuşak manyetik malzeme özelliklerinin kayda değer şekilde yüksek olduğu görülmüştür. Elde edilen bu nanofiberlerin sahip oldukları yapısal ve manyetik özelliklerinden dolayı manyetik veri depolama, hassas manyetik sensörler, esnek mıknatıslar, spintronik cihazlar ve ülkemizde de yapılmakta olan elektrikli araçların elektrik motorlarında kullanılabilecek yeni nesil malzemeler olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
The objectives of this study, to obtain nanofibers containing Fe, Ni and Co, by using electrospinning method which show ferromagnetic properties and high surface area/volume ratio; and to investigate their structural and magnetic properties. In this study, feed solutions for electrospinning were prepared at the laboratory conditions by adding Fe, Ni and Co, which have ferromagnetic properties, to the PVA (Polyvinyl alcohol) solution at certain ratios. Then, these feed solutions were used in the electrospinning equipment to obtain nanofibers with Fe, Ni and Co. In order to characterize the structural properties of electrospun nanofibers, X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR) were used. It was determined that electrospun nanofibers have an amoprhous structure from the XRD studies. The electrospun nanofibers having amorphous structure were subjected to the heat treatments to remove PVA from the fiber system, and then the structure and the magnetic properties of the remained matrix were investigated. The magnetic characterization of nanofibers without PVA were performed by using Vibrating Sample Magnetometer (VSM). According to the measurements, it was seen that soft magnetic material properties of nanofibers were significantly high. The results suggest that these electrospun nanofibers are the new generation materials and they can be used for mainly electric motors such as in electrical cars that are to be manufactured as planned in the activities of technological priority areas in our country and for including magnetic data storage, sensitive magnetic sensors, flexible magnets and spintronic equipments as well due to their structural and magnetic properties.