Borik asit katkılı Ni-Ferrit/kitosan kompozitlerinin hazırlanması, dielektrik ve elektroreolojik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of boric acid added Ni-Ferrite/chitosan composites and examination of their dielectric and electrorheological properties
Yazar: GÖKAY KARAKAYA
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ÇABUK
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Ni-Ferrit ve biyobozunur kitosan (CS) esaslı iletken ve manyetik özelliklere sahip çevre dostu yeni ER malzemelerin hazırlanması hedeflenmiştir. Bu amaçla, öncelikle birlikte çöktürme yöntemi kullanılarak Ni-Ferrit manyetik tanecikleri sentezlenmiştir. Daha sonra bu tanecikler CS ile borik asit (BA) ortamında kaplanarak "çekirdek-kabuk" yapıda iletken ve manyetik özellikte Ni-Ferrit/CS-BA kompozitleri sentezlenmiştir. Ni-Ferrit ve kompozitin yapısal, morfolojik özellikleri FTIR, XRD, TEM, SEM-EDS, TGA yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen yapıların iletkenlik, görünür yoğunluk ve tanecik boyutu gibi bazı fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Ni-Ferrit ve Ni-Ferrit/CS-BA kompozitinin belirli hacim kesirlerinde yalıtkan silikon yağı (SO) içerisinde süspansiyonları hazırlanarak dielektrik özellikleri belirlenmiştir. Malzemelerin ER davranışlarına elektrik alan kuvveti, kayma gerilimi, kayma hızı, frekans ve sürünme geri kazanım faktörlerinin etkileri araştırılmıştır. 
Karakterizasyon sonuçlarına göre, Ni-Ferrit/CS-BA kompozit yapısı başarıyla sentezlenmiştir. Elektroreometre ile yapılan deneylerde, malzemelerin uygulanan dış elektrik alan kuvvetini algılayarak viskozitelerinin artış gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca, süspansiyonlar E uygulanması ile akma gerilimi (τy) değerlerinde artış meydana gelerek Newtonian olmayan Bingham akış sergilemiştir. Osilasyon deneylerinden elde edilen elastik modül (G) ve viskoz modül (G) değerleri malzemelerin titreşim sönümle özelliğinin olduğunu göstermiştir. Ayrıca sürünme ve sürünme-geri kazanım testlerinden tersinir lineer olmayan viskoelastik deformasyonların olduğu ve bu taneciklerin elektroaktif titreşim sönümleyici olarak potansiyel endüstriyel uygulamalarda kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to prepare new environmentally friendly ER materials with conductive and magnetic properties based on Ni-Ferrite and biodegradable chitosan (CS). For this purpose, Ni-Ferrite magnetic particles were synthesized using the co-precipitation method. Then, these particles were coated with CS in boric acid (BA) medium and conductive and magnetic Ni-Ferrite/CS-BA composites with "core-shell" structure were synthesized. Structural and morphological properties of Ni-Ferrite and composite were characterized by FTIR, XRD, TEM, SEM-EDS, TGA methods. Some physical properties of the synthesized structures, such as conductivity, apparent density and particle size, were determined. Dielectric properties were determined by preparing suspensions of Ni-Ferrite and Ni-Ferrite/CS-BA composite in certain volume fractions in insulating silicone oil (SO). The effects of electric field strength, shear stress, shear rate, frequency and creep recovery factors on the ER behavior of materials were investigated.
According to the characterization results, the Ni-Ferrite/CS-BA composite structure was successfully synthesized. In the experiments carried out with the electrorheometer, it was determined that the viscosity of the materials increased by sensing the applied external electric field force. Additionally, the suspensions exhibited non-Newtonian Bingham flow, with an increase in yield stress (τy) values with the application of E. Elastic modulus (G') and viscous modulus (G'') values obtained from oscillation experiments showed that the materials have vibration damping properties. Additionally, it has been determined from creep and creep-recovery tests that there are reversible non-linear viscoelastic deformations and that these particles can be used in potential industrial applications as electroactive vibration dampers.