Gaz ve sıvı faz seçici geçirgenliğinde kullanılan polimer esaslı membranların nano ve mikro gözenekliliğinin çalışılması
The study of the nano and micro porosity of polymer based membranes used in gas and liquid phase selecter permeability
Yazar: BERNA AKTAŞ SAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ŞENDOĞDULAR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Film = Film ; Geçirgenlik = Permeability ; Membranlar = Membranes ; Polimerler = Polymers ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Polimer membranları esas alan yüzey mühendisliği uygulamaları, hizmet içi performanslarını artırmak için membran yüzeylerini modifiye eden süreçleri kapsar. Bu çalışmada, polimer esaslı ince film membranlar üzerindeki gözenek boyutunun, şeklinin, yoğunluğunun ve yüzey enerjisinin gaz ve sıvı faz geçirgenliği üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Gözenekli membranlar genellikle bir dizi açık gözenek veya küçük boyutlu kanallar içeren sürekli bir matris yapısından oluşan ince tabakalar veya içi boş elyaflardır. Bu membranlar yüksek gözeneklilikleri, geniş yüzey alan/hacim oranları ve iyi mekanik özellikleri nedeniyle tercih edilmektedirler. Karışımlar ve diğer çok bileşenli sistemler, çeşitli polimer uygulamalarında, tek bir malzeme ile karşılanamayan çoklu gereksinimleri karşılamak için kullanılır. Bu sistemlerin avantajı, çeşitli özelliklere sahip farklı malzemelerin karışımında etkileşim sonucu oluşan sinerjik yapıyla istenilen nihai özelliklere ulaşılabilme kolaylığıdır. Polimer harman sistemlerinde mekanik, optik veya elektronik özellikleri, homopolimer yapılarına göre eklenen ikincil polimer üzerinden geliştirilebilmektedir. Bu motivasyonla PS/PEG polimer harman çözeltisi, çözücü farklılığı esasına göre kullanılarak gözenekli film elde edilmiştir ve gözenek miktarı PEG polimerinin çözelti içerisindeki yoğunluğuna bağlı olarak kontrol edilmiştir. Elde edilen membranlar oksijen geçirgenlik cihazında test edilmiştir ve değiştirilen PEG oranı sonrası test sonuçlarına göre gözenek miktarının değiştiği gösterilmiştir. Ayrıca, modifiye edilen gözenekli polimer ince filmler çalışma performansını değerlendirebilmek için çinko hava pillerinde membran olarak değerlendirilmiştir. Membran yapısı üzerinden hava pillerinin istenildiği şekilde kontrol edilebildiği anlaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler:İnce Film, Gözenekli Film, Polimer, Polimer Harman Sistemleri, Oksijen Geçirgenliği

Abstract:
Surface engineering applications based on polymer membranes include processes that modify membrane surfaces to improve their in-service performance. In this study, it was aimed to investigate the effects of pore size, shape, density and surface energy on gas and liquid phase permeability on polymer-based thin film membranes. Porous membranes are usually thin sheets or hollow fibers consisting of a continuous matrix structure containing a series of open pores or channels of small size. These membranes are preferred because of their high porosity, large surface area/volume ratio and good mechanical properties. Blends and other multi-component systems are used in a variety of polymer applications to meet multiple requirements that cannot be met with a single material. The advantage of these systems is the ease of achieving the desired final properties with the synergetic structure formed as a result of the interaction in the mixture of different materials with various properties. In polymer blend systems, mechanical, optical or electronic properties can be improved over the secondary polymer added according to the homopolymer structures. With this motivation, a porous film was obtained by using the PS/PEG polymer blend solution on the basis of solvent difference, and the pore amount was controlled depending on the density of the PEG polymer in the solution. The obtained membranes were tested in an oxygen permeability device and it was shown that the amount of pores changed according to the test results after the PEG ratio was changed. In addition, modified porous polymer thin films were evaluated as membranes in zinc air cells to evaluate their operating performance. It has been understood that air cells can be controlled as desired through the membrane structure.

Keywords: Thin Film, Porous Film, Polymer, Polymer Blending Systems, Oxygen Capture