HEDEFLENEN DİELEKTRİK ÖZELLİKLERE SAHİP SİYANAT ESTER MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMENİN AYARLANABİLİR GNSS ANTEN ELEMANI İÇİN GELİŞTİRİLMESİ
DEVELOPMENT OF CYANATE ESTER MATRIX COMPOSITE TUNNABLE GNSS ANTENNA ELEMENT WITH DESIRABLE DIELECTRIC PROPERTIES
- Tez No: 1000149
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NESLİHAN TAMSÜ SELLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Metalurji Mühendisliği, Polymer Science and Technology, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Siyanat ester reçineleri, yüksek cam geçiş sıcaklığı, üstün termal dayanıklılık ve düşük dielektrik kayıp gibi özellikleri nedeniyle ileri elektronik ve haberleşme uygulamalarında dikkat çekmektedir. Bununla birlikte, bu reçinelerin kırılgan yapısı ve dolgu malzemeleri ile sınırlı uyumluluğu, kullanım alanlarını kısıtlayan temel sorunlar arasında yer almaktadır. Ayrıca, düşük kayıp tanjantı korunurken hedeflenen dielektrik sabiti elde etmek, özellikle yüksek frekanslı uygulamalarda önemli bir zorluk olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, siyanat ester matrisine hem şeffaf hem de opak borosilikat cam tozları ile BaTiO₃ seramik parçacıklarının katılması yoluyla polimer-seramik kompozitler geliştirilmiştir. Cam tozları, ergitme-soğutma (melt-quenching) yöntemiyle sentezlenmiş ve submikron boyutlu BaTiO₃ parçacıklarıyla birleştirilmiştir. Her iki dolgu türü de 3-Triethoxysilylpropyl isocyanate (TESPI) ile yüzey modifikasyonuna tabi tutulmuş, böylece matris ile dolgu arasındaki ara yüzey uyumluluğu artırılmıştır. Şeffaf (CTF) ve opak (COF) cam kompozit sistemler, %5–30 ağırlıkça dolgu oranlarında hazırlanmış ve yapısal, mekanik ile dielektrik özellikleri X-ışını kırınımı (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu/enerji dağılımlı X-ışını analizi (SEM/EDS) ve çekme testi ile kapsamlı biçimde incelenmiştir. Analizler, TESPI ile yapılan yüzey modifikasyonunun dolgu partikülleri ile matris arasındaki güçlü bağlanmayı ve homojen dağılımı sağladığını göstermiştir. Özellikle %15 ağırlıkça opak cam ve BaTiO₃ içeren COF-15 ve K3 kompozitleri hem mekanik dayanıklılık hem de dielektrik performans açısından en iyi sonuçları sunmuş; COF-15 kompoziti yaklaşık 125±1 MPa çekme dayanımı ve 5.0±0.1 dielektrik sabiti ile düşük kayıp tanjantını (tan δ ≈ 0.0070 @1 MHz) korurken, K3 kompoziti dielektrik sabitini 10 seviyelerine çıkarırken kayıp tanjantını minimuma (tan δ ≈ 0.0047 @1 MHz) indirmiştir. Mikro yapısal incelemeler, aşırı dolgu yüklemesinin aglomerasyona yol açtığını ve dielektrik kaybı artırdığını ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, zirkonyum açısından zengin opak cam ve BaTiO₃ seramik katkılarının, etkili ara yüzey mühendisliği ile birleştirildiğinde, siyanat ester kompozitlerde dielektrik özelliklerin hassas bir şekilde ayarlanmasını sağladığını göstermektedir. Bu sonuçlar, yüksek performans gerektiren elektronik ve haberleşme uygulamaları için optimize edilmiş, mekanik ve dielektrik açıdan dengeli polimer-seramik kompozitlerin geliştirilmesine önemli bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Cyanate ester resins have attracted attention in advanced electronic and communication applications due to their high glass transition temperature, excellent thermal stability, and low dielectric loss. However, their brittle nature and limited compatibility with filler materials remain key issues restricting their broader use. Furthermore, achieving a target dielectric constant while maintaining a low loss tangent is a significant challenge, particularly in high-frequency applications. In this study, polymer–ceramic composites were developed by incorporating both transparent and opaque borosilicate glass powders along with BaTiO₃ ceramic particles into a cyanate ester matrix. The glass powders were synthesized via a melt-quenching method and combined with submicron BaTiO₃ particles. Both types of fillers were surface-modified using 3-triethoxysilylpropyl isocyanate (TESPI) to enhance interfacial compatibility with the matrix. Transparent (CTF) and opaque (COF) glass composite systems were prepared with filler loadings ranging from 5 to 30 wt%, and their structural, mechanical, and dielectric properties were comprehensively characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX), and tensile testing. The analyses indicated that TESPI surface modification promoted strong interfacial bonding and homogeneous dispersion of filler particles within the matrix. Notably, the COF-15 and K3 composites containing 15 wt% opaque glass and BaTiO₃ exhibited the best combination of mechanical strength and dielectric performance. The COF-15 composite showed a tensile strength of approximately 125±1 MPa and a dielectric constant of 5.0±0.1 while maintaining a low loss tangent (tan δ ≈ 0.007 at 1 MHz), whereas the K3 composite increased the dielectric constant to around 10 while minimizing the loss tangent (tan δ ≈ 0.0047 at 1 MHz). Microstructural observations revealed that excessive filler loading led to particle agglomeration and increased dielectric loss. These findings demonstrate that zirconium-enriched opaque glass and BaTiO₃ ceramic fillers, combined with effective interfacial engineering, allow precise tuning of dielectric properties in cyanate ester composites. The results provide an important contribution to the development of mechanically robust and dielectrically optimized polymer–ceramic composites for high-performance electronic and communication applications.
Benzer Tezler
- Multiclass classification of hepatic anomalies based on in vivo microwave dielectric properties
Hepatik anomalilerin in vivo mikrodalga dielektrik özelliklerine dayalı çok sınıflı sınıflandırılması
ZEYNEP GÜLSÜM BİLGEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA YILMAZ ABDOLSAHEB
- Terahertz (THz) frekansta çalışan meta malzeme soğurucu tasarımı
Design of a metamaterial absorber operating at terahertz (THz) frequency
İLHAN DAŞDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBatman ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULKERİM ÖZTEKİN
- Güvenlik maksatlı radar sistemleri için yüksek kazançlı mikroşerit yama anten tasarımı
Design of high gain microstrip patch antenna for security purposes radar systems
KADİR ÖZENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA EMRE AYDEMİR
YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖNCÜ
- Fabrication of multi-component superparamagnetic nanoparticles and magnetic heating performance for hyperthermia cancer therapy
Hipertermi kanser terapisi için çok bileşenli süperparamanyetik nanopartiküllerin üretimi ve manyetik ısınma performansı
AYŞESİMAY ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Karbazol sübstitüye ftalosiyanin içeren nanoajanların ve indirgenmiş grafen oksit süperkapasitör nanokompozitlerin tasarımı
Design of carbazole substituted phthalocyanine-containing nanoagents and supercapacitive reduced graphene oxide nanocomposites
ÖZLEM İPSİZ ÖNEY