Mesophase pitch derived graphitic carbon foam
Mezofaz zift bazlı grafitik karbon köpük
- Tez No: 166196
- Danışmanlar: PROF. DR. FERHAT YARDIM, PROF. DR. EKREM EKİNCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
MEZOFAZ ZİFT BAZLI GRAFITIK KARBON KOPUK ÖZET Teknolojinin ilerlemesiyle ağırlığı düşük ve yüksek verimli ısıl yönetim cihazlarına duyulan ihtiyaç artmıştır. Bu ısıl yönetim uygulamalarındaki amaç yüksek ısıl iletkenliğe sahip düşük ağırlıklı, ısıl genleşme katsayısı düşük, dayanımı yüksek ve üretim maliyeti düşük tomaktır. Geleneksel yöntemde kullanılan ısı yönetimi yüksek iletkenliğe sahip bakır ve alüminyum üzerinde toplanmışta ( alüminyumun ısıl iletkenliği 180 W/m.K, bakırın ısıl iletkenliği 400 W/m.K ). Ağırlık hesaba katıldığında spesifik ısıl iletkenliğin (ısıl iletkenlik/yoğunluk) çok düşük olduğu görülür. Alüminyumun spesifik ısıl iletkenliği 54 W/m.K iken balar için bu değer 45 W/m.K dır. Karbon köpüğü 1960 'dan beri kullanılmaktadır. Mevcut karbon köpükleri 2000 yılma kadar ısı izolasyonunda veya yapı güçlendiricisi olarak kullanılmaktaydı. Karbon köpüğü üretim tekniklerinin daha uygun hale getirilmesiyle yüksek ısıl iletkenliğe sahip, düşük yoğunluklu mezofaz zift bazlı grafitik köpük elde edildi. Zift bazlı grafitik köpük radyatör, ısı değiştiricisi gibi pek çok cihazda kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı grafitik karbon köpüğü üretmektir. Mezofaz ziftin hammadde olarak kullanıldığı bu çalışmada, zift erime sıcaklığının üstünde bir sıcaklığa otoklavda ısıtılır ve yüksek basınca tabi tutulur. Elde edilen ham karbon köpüğü stabilizasyon ve karbonizasyon aşamalarından geçer. Daha sonra 3000 °C de grafitize edilir. Grafitik köpük taramalı elektron mikroskobu, x-ışını diffraktometresi ve helyum piknometresi kullanılarak karakterize edilmiştir. Ayrıca lazer flaş cihazı ile ısıl diffusivitesi ölçülmüştür. Karakterizasyon sonuçlarına göre ise değişik proses şartlarında üretilen karbon köpüğünün yapısı belirlenmiş olur. Bu çalışmada değişik basınçlar, sıcaklıklar ve katkı maddelerinin köpük yapışma etkisi incelenmiştir. Yapılan deney sonuçlarında, 300 °C den yüksek sıcalıklarda üretilen köpüklerinde hücre, ligament, bağlantı noktalan açısından gerileme gözlenmiştir. Polimetilmetakrilat (PMMA) ve Polistiren (PS) ilaveleriyle karbon köpüğünün yüzeyinin daha pürüzsüz olduğu gözlenmiştir. PS katkılı karbon köpüğünde (PMMA katkılı karbon köpüğüne oranla) gözenek ve hücre yapısının bozulduğu gözlenmiştir. Artan basınçla homojen, gözenekli ve düzenli bir yapıya sahip karbon köpüğü elde edilmiştir. 68 bar basınçta elde edilen karbon köpüğü, tabakalar arası mesafe, yığın yoğunluğu ve yükseldiği açısından diğer basınçlarda elde edilen köpüklere göre daha iyi sonuç vermiştir. IX
Özet (Çeviri)
MESOPHASE PITCH DERIVED GRAPHITIC CARBON FOAM SUMMARY The recent development of new technology devices emerge the requirement of the light weight and more efficient thermal management materials. The main concept of these thermal management materials applications are high thermal conductivity, low weight, low coefficient of thermal expansion, high specific strength and low cost. Conventional thermal management materials have centered on aluminum and copper due to its high thermal conductivity (180 W/m.K for duminium and 400 W/m.K for copper). When the weight is taken into account, the specific thermal conductivity (thermal conductivity divided by specific gravity) is only 54 and 45 W/m.K respectively. Carbon foam materials are used since 1960's. Existing carbon foams are used as thermal insulator or structural reinforcement until 2000. The optimization in production techniques of carbon foam resulted in high thermal conductivity low- density mesophase pitch derived graphitic foam. The pitch derived graphitic foam is used in thermal management devices such as radiator, heat exchanger. The goal of this study is to produce graphitic carbon foam. Mesophase pitch is used for precursor. Pitch is heated above the softening point in autoclave and then pressure is applied. Green carbon foam is obtained. Then, it is stabilized and carbonized. Following these initial stages, carbon foam is graphitized up to temperature of 3000 °C. Graphitized carbon foams are characterized with the scanning electron microscopy, x-ray diffractometry, and helium pycnometry. Also thermal diffusivity of the samples are measured by laser flash apparatus. The structures and properties of the produced graphitized carbon foams are obtained with respect to the parameters involved and further using the characterization results. The effect of foaming pressure, process temperature and polymer additives on the structure are investigated. As a result of these experiments it is found that; the structure of the carbon foams obtained at temperatures higher than 300 °C, showed deterioration in the cell, ligaments, and junctions. Polymethylmethyacrylate (PMMA) and Polystyrene (PS) additives resulted in smoother carbon foam topography. This structural change accomplished with loss of foaming quality for the case of PS addition compared to PMMA. Higher operating pressure ended with homogeneous, interconnected, better aligned structure. Graphitized foams obtained at 68 bar have better formation in terms of interlayer spacing, stack height, crystal size and graphitization degree than other obtained foams. vm
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of carbon nanofiber added mesophase pitch based carbon foam
Karbon nanofiber ilave edilmiş mezofaz zift bazlı karbon köpüğün hazırlanması ve karakterizasyonu
AYŞENUR GÜL
Doktora
İngilizce
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. FERHAT YARDIM
- Effect of temperature, solvent type and additives on the properties of mesophase pitch based carbon foam
Sıcaklık, çözücü ve ek karbon malzemelerin mezofaz zift bazlı karbon köpüğünün özelliklerine etkilerinin incelenmesi
AYHAN EKŞİLİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM EKİNCİ
- A mesophase pitch derived carbon foam: Effect of pressure and release time
Mezofaz zift bazlı karbon köpüğü: Basınç ve boşaltma süresinin etkisi
NAGEHAN GENCAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM EKİNCİ
PROF. DR. FERHAT YARDIM
- The effect of boron nitride and boron carbide additives on the properties of mesophase pitch based carbon foam
Bor nitrür ve bor karbür katkı malzemelerinin mezofaz zift bazlı karbon köpüğünün özelliklerine etkisinin incelenmesi
SENA EFE
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. EKREM EKİNCİ
- Influence of thin conductive polymer coating on the morphological and electrical properties of carbon foam
İletken polimer kaplamanın karbon köpüğün elektriksel ve yapısal özellikleri üzerine etkisi
MELDA SİPAHİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF.DR. EKREM EKİNCİ