Kimyasal ve termal yöntemlerle sentezlenmiş grafen katkılı poli(akrilonitril-vinil asetat) nanolifli kompozit tekstil yüzeylerin üretimi, karakterizasyonu ve elekromanyetik kalkanlama özelliklerinin incelenmesi
Production and characterization of nanofiber composite textile surface obtained form graphene, synthesized by chemical and thermal methods, doped poly (acrylonitryl-vinyl acetate) and the investigation of their electromagnetic shielding properties
Yazar: UTKAY DÖNMEZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL TİYEK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Nanokompozitler = Nanocomposites ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Tabakalı kompozitler = Laminated composites

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, elektrik iletkenliği çok yüksek olan grafenin, kumaş yapısı içerisinde kullanılması ile üretilen kompozit kumaşlara elektromanyetik kalkanlama etkinliği (EMKE) kazandırmaktır. Kompozit kumaşlara EMKE etkinliği kazandırmak için, tez kapsamında sentezlenen kimyasal yöntemle indirgenmiş grafen oksit (RGO) ve piyasadan hazır olarak temin edilen termal yöntemle indirgenmiş grafen oksit (TRGO) kullanılmıştır.
Çalışmanın ilk aşamasında, modifiye Hummers yöntemiyle grafitten grafen oksit (GO) sentezlenmiştir. İkinci aşamada, kimyasal yöntem kullanılarak indirgenmiş grafen oksit (RGO) üretilmiştir. Üçüncü aşamada ise, ağırlıkça %25/75 oranında hazırlanan grafen katkılı poli (akrilonitril-vinil asetat) elektro çekim çözeltisinden çok iğneli elektro çekim cihazı ile nanolif yüzeyler üretilmiştir. Son olarak, kalandırlama yöntemiyle nanolif yüzeyler birleştirilerek, kompozit kumaş yapıları elde edilmiştir.
Üretilen GO, RGO, grafen katkılı nanofiber yüzeylerin ve çok katlı kompozit kumaşların yapısal, morfolojik, fiziksel ve termal özelliklerini incelemek için çeşitli test ve analizler yapılmıştır. Sentezlenen GO ve RGO'nun yapısal karakterizasyon sonuçlarının, literatür ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlardan, GO ve RGO'nun başarılı bir şekilde sentezlendiği anlaşılmıştır. Nanolif yüzeylerin morfolojik karakterizasyonu sonucunda, P(AN-VAc) çözeltisine eklenen RGO'nun, P(AN-VAc) nanolif yüzeyin özelliklerini olumsuz etkilemediği gibi daha ince nanolif oluşumunu desteklediği anlaşılmıştır.
Çok katlı kompozit kumaş yapıların EMKE ölçümleri, ASTM D 4935 standardına göre yapılmış olup, RGO ve TRGO katkısının EMKE değerine etkisi incelenmiştir. RGO ve TRGO'nun EMKE değerleri kıyaslandığında, kimyasal yöntem ile üretilen RGO'nun elektromanyetik kalkanlamaya etkisinin daha iyi olduğu anlaşılmıştır. Tayvan Tekstil Araştırma Enstitüsünün belirlediği standartlara göre RGO katkılı kompozit kumaşların EMKE değerleri "AAAAA" mükemmel sınıfta yer alırken, TRGO katkılı kompozit kumaşların EMKE değerlerinin "AAA" iyi sınıfında yer aldığı tespit edilmiştir.

Abstract:
The purpose of this thesis study is gain electromagnetic shielding effectiveness (EMKE) to the composite fabrics formed by using the graphene, which has a very high electrical conductivity. In order to give EMKE effectiveness to composite fabrics, graphene oxide (RGO) reduced by chemical method synthesized under thesis and graphene oxide (TRGO) reduced by thermal method available commercially from the market are used.
In the first stage of the study, graphene oxide (GO) was synthesized from graphite by the modified Hummers method. In the second stage, reduced graphene oxide (RGO) was produced using the chemical method. In the third stage, nanofiber surfaces were produced in a multi-needle electrospinning using graphene-added poly (acrylonitrile-vinyl acetate) electrospinning solution prepared by 25/75% by weight. Finally, multi-layered composite fabrics were obtained by combining with calendering method from nanofiber surfaces.
Various tests and analyzes were carried out to examine the structural, morphological, physical and thermal characterizations of GO, RGO, graphene-added nanofiber surfaces and multi-layered composite fabrics. It has been seen that the structural characterization results of the synthesized GO and RGO are compatible with the literature. It is understood from these results that GO and RGO have been successfully synthesized. As a result of the morphological characterization of the nanofiber surfaces, it is understood that the RGO added to the P(AN-VAc) solution did not negatively affect the properties of the P(AN-VAc) nanofiber surface, as well as supporting thinner nanofiber formation.
EMKE measurements of multi-layered composite fabrics were made according to ASTM D 4935 standard and the effects of RGO and TRGO additive on EMKE value were examined. When the EMKE values of RGO and TRGO are compared, it is understood that the electromagnetic shielding effect of RGO produced by chemical method is better. According to the standards determined by Taiwan Textile Research Institute, EMKE values of multi-layered composite fabrics with RGO additives are in the excellent class "AAAAA", while EMKE values of multi-layered composite fabrics with TRGO additives are in the "AAA" good class.