Nano PVDF matrisli – piezo seramik kompozitlerin ivme – titreşim sensörü olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi ve üretimi
Investigation and production of usability of nano PVDF matrix – piezo ceramic composites as acceleration – vibration sensors
Yazar: AHMET BUĞRA BAŞER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAŞİT SEZER
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Fonksiyonel polimerler = Functional polymers

Özet:
Çalışmanın ana amacı, PVDF'in piezoelektrik özelliklerini geliştirmek için farklı seramik katkı maddelerinin, sıcaklığın ve konsantrasyonun etkilerini incelemek ve yüksek β-fazı içeriğine sahip piezo kompozitler üretmektir. Stronsiyum titanat (SrTiO₃) ve nikel ferrit (NiFe₂O₄) katkılı PVDF kompozitleri, çeşitli konsantrasyon ve sıcaklık parametreleri kullanılarak üretilmiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında PVDF-DMF konsantrasyonları 1:10, 1:25 ve 1:50 oranlarında belirlenmiş ve DMF'in saf su ile arındırılması sırasında 0°C, 25°C ve 50°C sıcaklıkları kullanılmıştır. Katkı maddeleri her bir numuneye PVDF'e göre ağırlıkça %20, %40 ve %60 oranlarında eklenmiştir. Elde edilen numuneler Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Sonuçlar, düşük sıcaklık ve yüksek PVDF konsantrasyonlarının β-fazı içeriğini önemli ölçüde artırdığını göstermiştir. Özellikle, 0°C'de üretilen numunelerde α-fazı pikleri gözlemlenmemiştir. %20 Nikel ferrit katkısının, β-fazı oluşumunu teşvik ettiği ve piezoelektrik özellikleri iyileştirdiği tespit edilmiştir. Stronsiyum titanat katkısının β-fazı içeriği üzerinde net bir bulgu görülmemiştir. Çalışmanın sonucunda, yüksek β-fazı içeriğine sahip PVDF kompozitlerinin sensör uygulamaları için uygun bir temel oluşturduğu belirlenmiştir. Bu tez, PVDF tabanlı piezoelektrik malzemelerin üretiminde en uygun parametrelerin belirlenmesine yönelik bulgular sunmaktadır

Abstract:
The main objective is to explore how different ceramic additives, temperature, and concentration affect PVDF's piezoelectric properties and to produce piezo composites with high β-phase content. PVDF composites with strontium titanate (SrTiO₃) and nickel ferrite (NiFe₂O₄) additives were produced using various concentration and temperature parameters.
During the experiments, PVDF-DMF concentrations were set at 1:10, 1:25, and 1:50 ratios, and temperatures of 0°C, 25°C, and 50°C were used while removing DMF with pure water. Additives were incorporated into each sample at 20%, 40%, and 60% by weight relative to PVDF. The samples were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM).
Results indicated that low temperatures and high PVDF concentrations significantly enhanced β-phase content, with no α-phase peaks detected in samples produced at 0°C. A 20% nickel ferrite additive was found to promote β-phase formation and enhance piezoelectric properties, while no significant effect of strontium titanate on β-phase content was observed.
The study concludes that PVDF composites with high β-phase content are a suitable foundation for sensor applications and provides insights for determining optimal parameters in producing PVDF-based piezoelectric materials.)