Dokunmamış kumaşın grafen oksit ile kaplanması, indirgenmesi ve güç tutuşurluk, elektromanyetik kalkanlama ve elektro-termal özelliklerin incelenmesi
Coating, reduction, and investigation of flame retardancy, electromagnetic shielding effectiveness, and electro-thermal properties of nonwoven fabric with graphene oxide
- Tez No: 1025034
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL USTA, DR. ÖĞR. ÜYESİ NERGİS DEMİREL GÜLTEKİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Grafen, 2004 yılında grafitten elde edilmiş ve karbonun iki boyutlu (2B) allotropu olarak bilim dünyasında yerini almıştır. Grafit temelli tüm karbon nanoyapıların temel yapı taşı olan grafen; yüksek elektron hareketliliği, üstün elektriksel ve ısıl iletkenlik, mükemmel mekanik dayanım, geniş özgül yüzey alanı ve biyouyumluluk gibi üstün özelliklere sahiptir. Fullerenler ve karbon nanotüpler, grafen tabakasının sırasıyla küresel ve silindirik biçimde katlanmış formları olarak tanımlanmaktadırlar. Düşük maliyetli üretim potansiyeli ve ölçeklenebilir sentez yöntemleri sayesinde grafen; elektronik, fotovoltaik sistemler, kompozit malzemeler, transistörler, elektrotlar ve sensör teknolojileri gibi çok çeşitli alanlarda stratejik bir malzeme haline gelmiştir. Geleneksel tekstil lifleri doğası gereği düşük elektriksel iletkenliğe sahiptir. Bu nedenle tekstil yüzeylerine iletkenlik kazandırmak amacıyla iletken polimerler, karbon esaslı nanomalzemeler ve hibrit kaplama teknikleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle grafen ve türevleri, tekstil yüzeylerine kolay uygulanabilmeleri ve fonksiyonel grupları sayesinde liflerle etkileşime girebilmeleri nedeniyle dikkat çekmektedirler. Grafen oksitte bulunan hidroksil, epoksi ve karboksil gibi oksijenli fonksiyonel gruplar, tekstil yüzeyine kimyasal veya fiziksel bağlanmayı kolaylaştırarak kalıcı ve homojen kaplamalar elde edilmesine olanak tanımaktadır. Bu bağlamda iletken tekstiller; elektromanyetik kalkanlama, elektriksel ısıtma, sensör uygulamaları ve akıllı tekstil sistemleri için önemli bir araştırma alanı oluşturmuştur. Planlanan doktora tez çalışmasında, grafen oksit (GO) Hummers yöntemi ile sentezlenmiştir. Elde edilen GO, 150 g/m2 polyester dokunmamış tekstil yüzeyine daldırma (dip-coating) ve rakle kaplama teknikleri kullanılarak uygulanmıştır. Kaplama sonrasında GO, uygun indirgeme yöntemleriyle indirgenmiş grafen okside (RGO) dönüştürülerek elektriksel iletkenlik kazandırılmıştır. Üretilen RGO kaplı dokunmamış yüzeylerin elektriksel iletkenlik performansı; elektriksel ısıtma davranışı, güç tutuşurluk (alev geciktiricilik) ve elektromanyetik kalkanlama (EMI) özellikleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında ayrıca, GO'nun yapısına fosfor ve bor içeren bileşikler ( fitik asit ve borik asit) entegre edilerek alev geciktirici özelliklerin geliştirilmesi sağlanmıştır. Bu heteroatom katkılama yaklaşımıyla termal kararlılığın artırılması ve yanma sırasında koruyucu karbonlaşmış tabaka oluşumunun teşvik edilmesi amaçlanmaktadır. Bunun yanı sıra, çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve iletken polimer gibi ilave katkı maddelerinin kullanımıyla elektriksel iletkenlik, elektromanyetik kalkanlama özelliği ve elektriksel ısıtma performansına ilişkin özellikler incelenmiştir. Sonuç olarak, yüksek elektriksel iletkenliğe, geliştirilmiş güç tutuşurluk özelliğine, etkin elektromanyetik kalkanlama özelliğine ve kontrollü elektriksel ısıtma performansına sahip; hafif, esnek ve çok fonksiyonlu bir teknik tekstil yüzeyinin geliştirilmesi sağlanmıştır. Bu çalışma, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir üretim yaklaşımlarıyla ileri fonksiyonel tekstil materyallerinin endüstriyel uygulamalara kazandırılmasına yönelik bilimsel katkı sunmayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Graphene was introduced to the scientific community in 2004 as a two-dimensional (2D) allotrope of carbon derived from graphite. As the fundamental building block of all graphite-based carbon nanostructures, graphene possesses superior properties such as high electron mobility, outstanding electrical and thermal conductivity, excellent mechanical strength, a large specific surface area, and biocompatibility. Fullerenes and carbon nanotubes are defined as the folded forms of graphene sheets in spherical and cylindrical shapes, respectively. Driven by its low-cost production potential and scalable synthesis methods, graphene has become a strategic material across a wide range of fields, including electronics, photovoltaic systems, composite materials, transistors, electrodes, and sensor technologies. Traditional textile fibers inherently possess low electrical conductivity. Therefore, conductive polymers, carbon-based nanomaterials, and hybrid coating techniques are widely utilized to impart conductivity to textile surfaces. Graphene and its derivatives particularly stand out due to their ease of application to textile surfaces and their capability to interact with fibers via functional groups. Oxygen-containing functional groups present in graphene oxide, such as hydroxyl, epoxy, and carboxyl groups, facilitate chemical or physical bonding to the textile surface, thereby enabling permanent and homogeneous coatings. In this context, conductive textiles constitute a significant research area for electromagnetic shielding, electrical heating, sensor applications, and smart textile systems. In the planned doctoral thesis study, graphene oxide (GO) was synthesized using the Hummers method. The obtained GO was applied to a 150 g/m2 polyester nonwoven textile surface using dip-coating and doctor blade (rakle) coating techniques. Following the coating process, GO was converted into reduced graphene oxide (RGO) through appropriate reduction methods to impart electrical conductivity. The electrical conductivity performance, electrical heating behavior, flame retardancy (flame-retardant properties), and electromagnetic shielding (EMI) characteristics of the fabricated RGO-coated nonwoven surfaces were investigated. Furthermore, within the scope of the study, flame retardant properties were enhanced by integrating phosphorus- and boron-containing compounds (phytic acid and boric acid) into the structure of GO. This heteroatom doping approach aims to increase thermal stability and promote the formation of a protective carbonaceous char layer during combustion. In addition, properties regarding electrical conductivity, electromagnetic shielding performance, and electrical heating behavior were investigated through the utilization of supplementary additives such as multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and conductive polymers. In conclusion, a lightweight, flexible, and multifunctional technical textile surface possessing high electrical conductivity, enhanced flame retardancy, effective electromagnetic shielding efficiency, and controlled electrical heating performance has been successfully developed. This study aims to provide a scientific contribution toward introducing advanced functional textile materials into industrial applications through sustainable and scalable manufacturing approaches.
Benzer Tezler
- Grafen katkılı nanolif yüzey ile kaplanmış dokunmamış kumaşların geliştirilmesi, iletkenlik ve sensör özelliklerinin incelenmesi
Development of nonwoven fabrics coated with graphene-informed nanofiber surface, investigation of their conductivity and sensor properties
GÜL ÖZKAN
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SABRİ ÖZEN
- Dokunmamış kumaş esaslı fonksiyonel kompozit panel tasarımı
Design of multifunctional composite panel based on nonwoven fabric
ALİ BEYİT
Doktora
Türkçe
2023
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SABRİ ÖZEN
PROF. DR. ERHAN SANCAK
- Elektromanyetik dalgaları engelleme özellikli dokunmamış kumaşların üretimi
Production of electromagnetic wave-blocking non-woven fabrics
SİNEM TİRYAKİ GÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN SANCAK
DOÇ. DR. MUSTAFA SABRİ ÖZEN
- Texture classification in hydroentangled nonwovens
Suyla iğnelenmiş dokunmamış kumaşlarda görünüm sınıflandırılması
ÖMER BERK BERKALP
Doktora
İngilizce
2002
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMEL ÖNDER
- Simulation-based analysis of porosity in needle punched nonwoven structures
İğnelenmiş dokumasız kumaş yapılardaki gözenekliliğin simülasyon tabanlı analizi
MURAT MULA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER GÜRARSLAN