Production of boron nitride nanotubes and their uses in polymer composites
Bor nitrür nanotüplerin üretilmesi ve polimer kompozitlerde kullanımı
- Tez No: 286209
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ, PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İlk kez 1995 yılında sentezlenen bor nitrür nanotüpler (BNNT), yapılarında karbon atomları yerine eşit sayıda bor ve azot atomları ile karbon nanotüplerin yapısal benzerleridir. Yapılarının yanında, bor nitrür nanotüplerin mekanik ve termal özellikleri de karbon nanotüplerin büyük ilgi çeken özelliklerine oldukça benzerdir. Fakat karbon nanotüplerden farklı olarak oksidasyona karşı daha fazla dayanıklılığa sahiptirler. Ayrıca elektriksel olarak yalıtkandırlar. Bu özellikleriyle bor nitrür nanotüpler, mekanik ve termal özellikleri geliştirilmiş, aynı zamanda elektriksel yalıtkanlığı korunmuş polimer kompozitlerin hazırlanması için uygun katkı maddeleri olarak öngörülmektedirler.Bu çalışmada, çift vidalı bir ekstruder kullanılarak polipropilen(PP) ? bor nitrür nanotüp(BNNT) kompozitleri hazırlanmıştır. Hazırlanan PP?BNNT kompozitlerin mekanik ve termal özellikleri bor nitrür nanotüp katkısına bağlı olarak araştırılmıştır. Kompozitlerde kullanılan bor nitrür nanotüpler amonyak gazının bor ve demir oksit toz karışımıyla tepkimeye sokulmasıyla elde edilmiştir. X-ışını kırınım ölçümü (XRD) analizi üretilen ürünün büyük oranda hekzagonal bor nitrür'den oluştuğunu göstermiştir. SEM ve TEM görüntüleri ile ürünün 40 ila 130 nm arasında değişen dış çaplara sahip çok duvarlı nanotüpler içerdiği gözlenmiştir.PP?BNNT kompozitlerinin gerilme testleri, ağırlıkça %0,5 ve %1 oranında BNNT katkısının saf PP'nin Young modülü ve akma dayanımını az miktarda arttırdığını göstermiştir. Diğer taraftan, nanotüplerin polimer içinde kümeleşmelerinden dolayı kompozitlerin kopmada uzama ve çekme dayanımı değerleri nanotüp katkısının artmasıyla azalmıştır. Saflaştırma ve yüzey modifikasyonu işlemlerinden geçirilen nanotüplerin ağırlıkça %0,5 oranında kullanılmasıyla saf PP'nin tüm mekanik özelliklerinde az bir gelişim sağlanmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizleri, nanotüp katkılı kompozitlerin kristallenme sıcaklıklarında yükselme olduğunu ortaya çıkarmıştır. Kompozitlerin doğrusal ısıl genleşme katsayıları (DIGK) çalışılmıştır ve saf PP'nin DIGK değerinde BNNT eklenmesiyle önemli bir değişiklik gözlenmemiştir. Termal gravimetrik analiz (TGA) sonuçları BNNT katkısının saf PP'nin ısıl dayanımını geliştirdiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Boron nitride nanotubes (BNNTs), firstly synthesized in 1995, are structural analogues of carbon nanotubes (CNTs) with alternating boron and nitrogen atoms instead of carbon atoms. Besides their structure, mechanical and thermal properties of BNNTs are very similar to the remarkable properties of CNTs. However, BNNTs have higher resistance to oxidation than CNTs. Also, BNNTs are electrically isolating. Therefore, they are envisioned as suitable fillers for the fabrication of mechanically and thermally enhanced polymeric composites, while preserving the electrical isolation of the polymer matrix.In this study, polypropylene (PP) ? boron nitride nanotube (BNNT) composites were prepared using a twin-screw extruder. Mechanical and thermal properties of PP?BNNT composites were investigated as a function of nanotube loading. The nanotubes used in the composites were synthesized from the reaction of ammonia gas with a powder mixture of elemental boron and iron oxide. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed the predominant hexagonal boron nitride in the synthesized product. Multi-wall nanotubes with outer diameters ranging from 40 to 130 nm were observed with SEM and TEM analyses.Tensile testing of PP?BNNT composites revealed slight increases in the Young?s modulus and yield strength of neat PP with 0.5 and 1 wt% of the as-synthesized BNNT additions. On the other hand, due to the agglomeration of BNNTs, elongation at break and tensile strength values of composites decreased with increasing nanotube content. In the case of using 0.5 wt% loading of purified and then surface modified BNNTs, slight improvement in all mechanical properties of neat PP was achieved. Differential scanning calorimetry (DSC) analysis revealed a noticeable increase in the crystallization temperature of BNNT?added composites. Coefficient of linear thermal expansion (CLTE) of polymeric composites were studied and no significant change in the CLTE of neat PP was observed with the addition of BNNTs. Results of thermal gravimetric analysis (TGA) indicated improvements in the thermal stability of neat PP with BNNT additions.
Benzer Tezler
- %3,5 karbon nanotüp içeren borkarbür yapısına değişen oranlarda grafen nanoplaka ilavesi ile oluşan kompozitlerin SPS yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of boron carbide - 3,5% carbon nanotube composites with additional variant amounts of graphene nanoplatelet prepared by SPS
ERDEM BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Sıcak presleme yöntemi ile Al2Cu ve h-BN katkılı alüminyum ve alüminyum alaşım matrisli kompozitlerin aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of abrasion behavior of aluminum and aluminum alloy reinforced with Al2Cu and h-BN produced by hot pressing
BURAK SAMED DOĞU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Production and characterization of spark plasma sintered boron carbide ceramic composites suitable for ballistic use
Balistik kullanıma uygun bor karbür seramik kompozitlerinin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
BURCU APAK GÜLSEVER
Doktora
Türkçe
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Production of boron nitride nanotubes from the reaction of NH3 with boron and iron powder mixture
NH3?ün bor ve demir tozu karışımıyla reaksiyonundan bor nitrür nanotüp üretimi
SELİN NOYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ
- Production and characterization of boron nitride nanotubes
Bor nitrür nanotüpünün üretimi ve karakterizasyonu
DİDEM ÖZMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. SUNA BALCI