Nanopartikül katılmış pan nanofiberler ile güçlendirilmiş termoplastik kompozitlerin üretimi, X-ışını ve elektromanyetik dalgaların soğurulması
Production of thermoplastic composites reinforced with nanoparticle added pan nanofibers, absorption of X-ray and electromagnetic waves
Yazar: MUSTAFA MERT KURDİŞ
Danışman: PROF. DR. AHMET AVCI
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Teknolojik gelişmelerin artmasıyla birlikte radyasyon kavramı oldukça ciddi bir sorun haline gelmiştir. Bu sorunları çözmek için ileri fonksiyonel malzeme ihtiyaçları ve bu ihtiyaçlar doğrultusunda yapılan çalışmalar hızlı bir şekilde artmaktadır. Havacılık, otomotiv, medikal sektörü ve savunma sanayii gibi çalışma sahalarında ileri fonksiyonel malzemeler gün geçtikçe önemini arttırmaktadır. Radyasyon ve X-Işınlarına maruz kalımının etkilerini en aza indirmek amacıyla kalkanlama malzemeleri kullanılmaktadır. Kullanılan bu kalkanlama malzemeleri teknolojik çalışmalarla birlike daha fonksiyonel bir biçimde tasarlanması, hafifliği ve esnekliği ön plana çıkaracak şekilde olması için çalışmalar yapılmaktadır. Savunma sanayii'nde ise radar kesit alanı düşürülmesi, hafif ve dayanıklı alternatif ileri fonksiyonel malzeme arayışları her geçen gün artmaktadır. 
Bu yüksek lisans tez çalışmasında Poliakrilonitril (PAN) polimerinin içerisine %1Ag, %1SiC ve %0.5Ag+ %0.5SiC nanopartikülleri katılarak nanopartikül katkılı PAN nanofiberleri üretilmiştir. Üretilen PAN nanofiberleri Elium 188 ® termoplastik matris reçinesi içerisine el yatırma yöntemiyle yerleştirerek Elium+PAN tabakalı termoplastik nanokompozitleri üretilmiştir. Üretilen Elium+PAN tabakalı termoplastik nanokompozitlerinin Taramalı Elektron Mikroskop (SEM) görüntüleri alınmıştır. X-Işını kırınım analizi (XRD), Termaogravimetrik (TGA), Fourier dönüşümlü infrared spektroskopi (FTIR) karakterizasyon testleri, X-Işınları azalım testleri ve EMI testleri yapılarak X-ışınlarını ve elektromanyetik dalgaları soğurma özellikleri araştırılmıştır. Elium+PAN tabakalı termoplastik nanokompozitleri 200 mA, 100 mSec ve 20 mAs değerlerini sabit tutarak 40 kV, 60 kV, 80 kV ve 100 kV doz değerlerinde 100 cm mesafeden ölçümler yapılarak X-Işınları azalım testleri gerçekleştirilmiştir. Nanokompozitlerin X-Bandında (8.2-12.4 GHz) aralığında EMI testleri gerçekleştirilmiştir. 
Yapılan testler sonucunda Elium+PAN/%0.5Ag+%0.5SiC tabakalı termoplastik nanokompoziti 40 kV, 60 kV, 80 kV ve 100 kV doz değerlerinde en iyi zayıflatma katsayısına ulaştığı görülmüştür. Tabakalı termoplastik nanokompozitlerin içerisindeki nanopartikül miktarının eser miktarda olmasına rağmen bulunan değerler gelecek çalışmalar için önem arz etmektedir.

Abstract:
With the increase in technological developments, the concept of radiation has become a very serious problem. To solve these problems, the needs for advanced functional materials and the studies carried out in line with these needs are increasing rapidly. Advanced functional materials are increasing in importance day by day in work areas such as aviation, automotive, medical sector and defense industry. Shielding materials are used to minimize the effects of exposure to radiation and X-Rays. Efforts are being made to design these shielding materials in a more functional way, together with technological studies, and to emphasize lightness and flexibility. In the defense industry, the search for reducing the radar cross-sectional area and for light and durable alternative advanced functional materials is increasing day by day.
In this master's thesis study, nanoparticle-doped PAN nanofibers were produced by adding 1%Ag, 1%SiC and 0.5%Ag+0.5%SiC nanoparticles into the Polyacrylonitrile (PAN) polymer. Elium+PAN layered thermoplastic nanocomposites were produced by placing the produced PAN nanofibers into Elium 188 ® thermoplastic matrix resin by hand lay-up method. Scanning Electron Microscope (SEM) images of the produced Elium+PAN layered thermoplastic nanocomposites were taken. X-Ray diffraction analysis (XRD), Thermogravimetric (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) characterization tests, X-Ray attenuation tests and EMI tests were performed to investigate the absorption properties of X-rays and electromagnetic waves. X-Ray attenuation tests were carried out by measuring Elium+PAN layered thermoplastic nanocomposites from a distance of 100 cm at dose values of 40 kV, 60 kV, 80 kV and 100 kV, keeping the values of 200 mA, 100 mSec and 20 mAs constant. EMI tests of nanocomposites were carried out in the X-Band (8.2-12.4 GHz) range.
As a result of the tests, it was seen that Elium+PAN/%0.5Ag+0.5%SiC layered thermoplastic nanocomposite reached the best attenuation coefficient at 40 kV, 60 kV, 80 kV and 100 kV dose values. Although the amount of nanoparticles in layered thermoplastic nanocomposites is in trace amounts, the values found are important for future studies.