Ark deşarj ile nanoparçacık üretim cihazı geliştirilmesi ve metal nanoparçacık üretimi
Improving of a nanoparticle production device by arc discharge method and the metal nanoparticle production
Yazar: MESUT MUHAMMED HARMANKAYA
Danışman: DOÇ. DR. NECATİ ATABERK
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; iletken özelliği olan metallerin, ark deşarj yöntemiyle nanoboyuta indirgenmesi ve karakterizasyonu incelenmiştir. Nanoparçacık üretiminde birçok yöntem kullanılmasına karşın bu yöntemin tercih edilme nedeni; otomatik kontrollü ark deşarj ünitesi sayesinde seri üretimin hedeflenmesidir. Bu ünite, mekanik hareket sistemleri, özel tasarlanmış elektronik devreler ve güç kaynağından oluşmaktadır. Düzenek, biri anot diğeri katot olmak üzere hazırlanmış iki metal çubuk arasında sürekli ark oluşturacak şekilde katot koluna hareket vermektedir. Metal çubuklar arasında oluşturulan arkın sürekliliği, sisteme tahrik veren step motorun ileri geri hareketi sayesinde sağlanmıştır. Mekanik sistemin ve oluşan arkın kontrolü elektronik devrelerle, arkın oluşumu için gerekli güç ise kaynak makinesinden sağlanmıştır. Katot kolunun sürekli ileri geri hareketi sonucu elektrotların birbirine yapışmaması ve üretimin seri olması sistemin avantajları arasında yer almaktadır.
Uygulanan alternatif akım sonucu oluşan ark sayesinde nanoparçacık üretimi saf su ve sıvı azot içerisinde gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada gümüş, bakır, çinko 10A, 30A, 50A, 70A ve 90A' lik akım değerlerinde sentezlenmiş ve elde edilen parçacıkların SEM görüntüleri yardımıyla boyut ve şekil analizi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlardan oluşan parçacıkların fiziksel görünüşlerinin akım şiddetlerine göre farklılık gösterdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study; the reduction and characterization of conductive metals to nano size by arc discharge method are investigated. Although many methods are used in nanoparticle production, this method is preferred because of compatible with series production with automatic controlled arc discharge unit. This unit consists of specially designed mechanical motion systems, electronic circuits and a power supply. The device get moved the cathode arm in such a way as to form a continuous arc between two metal bars, one of which is the anode and the other cathode. The continuity of the arc formed between the metal bars is provided by the forward and backward movement of the stepping motor that drives the system. The control of the mechanical system and the formed arc is done by electronic circuits and the power required for arc formation is done by welding machine. Continuous forward and backward movement of the cathode arm is one of the advantages of the system in which the resultant electrodes do not stick together and the production is serialized.
The nanoparticle production with the arc with the generated AC current was carried out in pure water and liquid nitrogen. Silver, copper and zinc rods were synthesized at current values of 10A, 30A, 50A, 70A and 90A and the size and shape analysis of the obtained particles were performed with SEM images. It has been determined that the shape of the particles related to the AC current values