Fonksiyonel nanokompozitlerin fotokimyasal yöntemle hazırlanması: elektromanyetik, dielektrik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of functional nanocomposites by photochemical method: investigation of electromagnetic, dielectric, and mechanical properties
- Tez No: 1002617
- Danışmanlar: PROF. DR. NERGİS ARSU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Chemistry, Polymer Science and Technology, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik özellikler, Fizikokimyasal özellikler, Fotokimya, Hibrit kompozit, Metal nanopartiküller, Nanoindentasyon, Nanokompozitler, Nanopartiküller, Polimer kompozitler, Termomekanik davranış, Electromagnetic properties, Physicochemical properties, Photochemistry, Hybrid composite, Metal nanoparticles, Nanoindentation, Nanocomposites, Nanoparticles, Polymer composites, Thermomechanical behavior
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, UV ile kürlenen fotopolimer sistemler temel alınarak, metal iyonları/nanoparçacıkları (NP'leri) ve grafen oksit (GO) katkıları içeren fonksiyonel nanokompozitlerin in situ fotokimyasal yöntemle hazırlanması, yapısal ve çoklu fiziksel özellikleri kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Çalışmanın ana odağı, epoksi diakrilat (EA) ve üretan akrilat (ÜA) esaslı matrislerde, metal türlerinin ve matris yapısının nanokompozitlerin optik, manyetik, dielektrik, termal, mekanik ve mikrodalga sönümleme performansları üzerindeki rolünü ortaya koymaktır. Tezin ilk bölümünde, UV ile kürlenen epoksi diakrilat nanokompozitlerde, Ag/Co metal iyon bileşiminden in situ NP oluşumu gerçekleştirilmiş ve bu oluşumun manyetik ve dielektrik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Fotokimyasal indirgenme süreciyle metal iyonlarından NP oluşumu başarıyla gösterilmiş; Ag/Co oranının NP yapısı ve buna bağlı fonksiyonel özellikleri belirgin şekilde etkilediği ortaya konmuştur. İkinci bölümde, GO katkısının, Ag/Co ve Zn/Ni esaslı nanokompozit sistemlerin yapısal özellikleri, termal ve manyetik davranışları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. GO'nun yüksek yüzey alanı ve fonksiyonel grupları sayesinde metal türlerinin daha homojen dağılması sağlanmış; bu durum Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM) sonuçlarıyla desteklenmiştir. Elde edilen bulgular, GO katkısının nanokompozitlerde sinerjistik bir yapı–özellik ilişkisi oluşturduğunu ortaya koymuştur. Üçüncü bölümde, EA esaslı nanokompozitlerin nano ve makro ölçekte mekanik özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Nanoindentasyon ve makro mekanik testler aracılığıyla, metal NP ve GO katkısının sertlik, elastik modül ve mekanik dayanım üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sonuçlar, nanoyapısal düzenin ve katkı–matris etkileşimlerinin mekanik performans üzerinde belirleyici olduğunu göstermiştir. Dördüncü bölümde, çalışmanın kapsamı EA sistemlerinden ÜA sistemlerine genişletilmiş ve matris yapısının nanokompozit özellikleri üzerindeki rolü karşılaştırmalı olarak ele alınmıştır. Farklı kimyasal yapı ve segmental hareketliliğe sahip matrislerin, metal NP'lerin dağılımı ve fonksiyonel özelliklerin gelişimi üzerindeki etkileri ortaya konmuştur. Bu bölüm, matris seçiminin nanokompozit tasarımında kritik bir parametre olduğunu açıkça göstermiştir. Çalışmalara ek olarak, Ag/Co NP'leri içeren EA ve ÜA esaslı nanokompozitlerin dielektrik özellikleri ve mikrodalga sönümleme performansları, Açık Uçlu Koaksiyel Prob ve Dalga Kılavuzu teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, metal NP'lerin ve matris yapısının elektromanyetik dalga soğurma davranışını önemli ölçüde etkilediğini ve geliştirilen sistemlerin mikrodalga sönümleyici malzemeler açısından potansiyel taşıdığını ortaya koymuştur. Sonuç olarak bu tez, in situ fotopolimerizasyon yaklaşımı ile metal iyonları/NP'leri ve GO içeren nanokompozitlerin kontrollü biçimde tasarlanabileceğini; matris yapısı, metal bileşimi ve katkı türünün fonksiyonel özellikler üzerinde belirleyici rol oynadığını göstermektedir. Elde edilen bulgular, UV ile kürlenen ileri fonksiyonel kaplamalar, elektromanyetik sönümleyici malzemeler ve akıllı nanokompozit sistemler için güçlü bir bilimsel ve teknolojik temel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the preparation of functional nanocomposites containing metal ions/nanoparticles (NPs) and graphene oxide (GO) additives via an in situ photochemical method based on UV-curable photopolymer systems, and their structural and multi-physical properties were comprehensively investigated. The main focus of the study is to elucidate the role of metal types and matrix structure on the optical, magnetic, dielectric, thermal, mechanical, and microwave absorption performances of nanocomposites in epoxy diacrylate (EA) and urethane acrylate (UA) based matrices. In the first chapter of the thesis, in situ NP formation from Ag/Co metal ion composition was carried out in UV-curable EA nanocomposites, and the effects of this formation on magnetic and dielectric properties were examined. NP formation from metal ions via the photochemical reduction process was successfully demonstrated; it was revealed that the Ag/Co ratio significantly affects the NP structure and the associated functional properties. In the second chapter, the effect of GO addition on the structural properties, thermal, and magnetic behaviors of Ag/Co and Zn/Ni-based nanocomposite systems was investigated. Owing to the high surface area and functional groups of GO, a more homogeneous distribution of metal species was achieved; this finding was supported by Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), and Vibrating Sample Magnetometer (VSM) results. The obtained findings revealed that GO addition establishes a synergistic structure-property relationship in the nanocomposites. In the third chapter, the mechanical properties of EA-based nanocomposites were investigated in detail at both nano and macro scales. Through nanoindentation and macro-mechanical tests, the effects of metal NPs and GO addition on hardness, elastic modulus, and mechanical strength were evaluated. The results indicated that nanostructural arrangement and additive-matrix interactions are decisive factors in mechanical performance. In the fourth chapter, the scope of the study was expanded from EA systems to UA systems, and the role of the matrix structure on nanocomposite properties was discussed comparatively. The effects of matrices with different chemical structures and segmental mobilities on the distribution of metal NPs and the development of functional properties were demonstrated. This chapter clearly showed that matrix selection is a critical parameter in nanocomposite design. In addition to these studies, the dielectric properties and microwave absorption performances of EA and UA-based nanocomposites containing Ag/Co NPs were investigated using Open-Ended Coaxial Probe and Waveguide techniques. The obtained results revealed that metal NPs and matrix structure significantly affect the electromagnetic wave absorption behavior and that the developed systems hold potential as microwave-absorbing materials. In conclusion, this thesis demonstrates that nanocomposites containing metal ions/NPs and GO can be designed in a controlled manner via the in situ photopolymerization approach, and that matrix structure, metal composition, and additive type play a determinative role on functional properties. The findings provide a strong scientific and technological foundation for UV-curable advanced functional coatings, electromagnetic absorbing materials, and smart nanocomposite systems.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel nanoyapıların ve nanokompozit malzemelerin fotokimyasal yöntemle hazırlanması: Sensör özelliklerinin incelenmesi
Preparation of functional nanostructures and nanocomposite materials by photochemical method: İnvestigation of their sensor properties
EYÜP METİN
- Polimer matris içerisinde V₂O₅ ve WO3 nanoparçacıklarının ın situ fotokimyasal hazırlanışı
In situ photochemical preparation of V₂O₅ and WO3 nanoparticles within a polymer matrix
UĞURCAN GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Polimer Bilim ve TeknolojisiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERGİS ARSU
- PVA/kopolimer-g-PLA/organik kil/AgNO3 nanokompozitlerinin ve nanoliflerinin sentezi, karakterizasyonu ve antibakteriyel özellikleri
Synthesis, characterization and antibacterial acti̇vi̇ti̇es of PVA/copolymer-g-PLA/organoclay/AgNO3 nanocomposites and nanofibers
NİLUFER NAGİZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAKİR RZAYEV
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Foto-“click”tepkimesiyle hazırlanan gümüş nanopartikül içeren termoset polimerlerin endüstriyel uygulamaları
Industrial applications of silver nanoparticle containing thermoset polymers prepared by photo--CuAAC click reaction
ELİF ÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN