Poliester tabanlı Bi2WO6 kompozitlerinin iyonize radyasyon zırhlayıcı ve dielektrik katman olarak kullanımının incelenmesi
Investigation of the use of  the based Bi2WO6 composites as ionized radiation shielding polyester dielectric layer
Yazar: İSA EMİN ONGUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAŞAR KARABUL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında hem enerji depolama uygulamalarında kullanılabilecek hem de gerekli olması halinde bulunduğu ortamdaki iyonize radyasyonu perdeleyebilecek, çevre dostu ve katma değeri yüksek bir kompozit eldesi hedeflenmektedir. Bu amaç doğrultusunda tez çalışmaları kapsamında hem mikro hem de nano boyutlarda BWO seramiğinin üretimi için hidrotermal yöntemle farklı sentez reçeteleri denenecek olup, üretilen seramiklerin yapısal analizleri X-Işını Kırınımı (XRD) ile belirlenecektir. Ayrıca, BWO tozlarının partikül morfolojisi ile ortalama tanecik boyutu FE-SEM ölçümlerinden elde edilecek olan görüntüler ile gerçekleştirilecektir. Ardından kütlece farklı oranlarda mikro ve nano boyutlu BWO ile katkılanan PES reçineler Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi ile incelenecek olup, BWO katkısının PES'in kimyasal bağları üzerindeki etkisi irdelenecektir. Ardından empedans analizör ile oda sıcaklığında 1 Hz-40 MHz frekans aralığında üretilen kompozitlerin frekansa bağlı elektriksel parametreleri ölçülerek, saf PES reçinenin ilgili parametrelerine artan BWO katkısının etkisi tartışılacaktır. Elektriksel analiz, kompleks elektriksel geçirgenliğin gerçek ve sanal bileşenleri, kayıp tanjantı, empedansın gerçek ve sanal bileşenleri, kompleks elektriksel modülüsün gerçek ve sanal bileşenleri ile alternatif akım iletkenliği ile sınırlı tutulacaktır. Elektriksel ölçümleri takiben, Ba-133, Cs-137 ve Co-60 noktasal radyoaktif kaynakları Na(I)Tl dedektörü ve gerekli donanımlar kullanılarak, dar demet geometrisiyle, üretilen tüm örneklerin 81 keV-1332 keV foton enerji aralığında iyonize radyasyonu ne derece perdelediğini tarifleyen parametreler deneysel olarak tespit edilecektir. Örneklerin iyonize radyasyonu perdeleme performansları ise doğrusal zayıflatma katsayısı, kütle zayıflatma katsayısı, yarı değer kalınlığı, onda bir değer kalınlığı ve ortalama serbest yol bağlamında değerlendirilecektir. Tüm bu analizler sonucunda, BWO katkısı ile enerji depolama kabiliyeti gelişmiş ve en azından düşük enerjili iyonize radyasyonu perdeleyebilen PES tabanlı ve seramik katkılı yeni bir fonksiyonel dielektrik katmanın kondansatör uygulamaları önerileceği öngörülmektedir. Bu bağlamda da tez çıktılarının Tübitak tarafından belirlenmiş "İleri Fonksiyonel Malzeme ve Enerjik Malzeme Teknolojileri" öncelikli alanına katkı sağlayacağına inanılmaktadır.

Abstract:
Within the scope of this study, it is aimed to obtain an environmentally friendly and high value-added composite that can both be used in energy storage applications and, if necessary, can screen the ionizing radiation in its environment. For this purpose, within the scope of the thesis studies, different synthesis recipes will be tried with the hydrothermal method for the production of BWO ceramics in both micro and nano sizes, and the structural analyzes of the produced ceramics will be determined by X-Ray Diffraction (XRD). Additionally, particle morphology and average grain size analysis of BWO powders will be performed by scanning electron microscopy (SEM). Then, PES resins added with micro and nano-sized BWO at different mass ratios will be examined by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and the effect of BWO additive on the chemical bonds of PES will be examined. Then, the frequency-dependent electrical parameters of the composites produced in the frequency range of 1 Hz-40 MHz at room temperature will be measured with an impedance analyzer, and the effect of increasing BWO contribution on the relevant parameters of pure PES resin will be discussed. Electrical analysis will be limited to real and imaginary components of complex electrical permittivity, loss tangent, real and imaginary components of impedance, real and imaginary components of complex electrical modulus and alternating current conductivity. Following electrical measurements, Ba-133, Cs-137 and Co-60 point radioactive sources were used, using a Na(I)Tl detector and the necessary equipment, with narrow beam geometry, describing the extent to which all produced samples screened ionizing radiation in the photon energy range of 81 keV-1332 keV. The parameters will be determined experimentally. The ionizing radiation screening performances of the samples will be evaluated in the context of linear attenuation coefficient, mass attenuation coefficient, half value thickness, tenth value thickness and mean free path. As a result of all these analyses, it is envisaged that a new PES-based and ceramic-added functional dielectric layer, which has improved energy storage ability and can screen at least low-energy ionizing radiation, will be proposed for capacitor applications with the BWO additive. In this context, it is believed that the thesis outputs will contribute to the priority area of "Advanced Functional Materials and Energetic Material Technologies" determined by TUBITAK.