Investigations of sol-gel parameters, thermal and optical properties of silica aerogels for large scale production
Silika aerojellerin büyük ölçekli üretimi için sol-jel parametrelerinin, termal ve optik özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 367638
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ERKEY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Isı yalıtımı sağlayan sistemlerde saydamlık yalıtım endüstrisinde yeni ve pratik imkânlar sağlamaktadır çünkü saydam yalıtım malzemeleri geleneksel camlarla değiştirilebilirler. Silika aerojeller bu tip saydam ısı yalıtım sistemleri için gelecek vadeden bir adaydır. Bunun sebebi silika aerojellerin saydam ve düşük ısı iletim katsayısına sahip olmasıdır (10-15 mW/m.K). Silika alkojeller sol-jel kimyası kullanılarak sentezlenir, bir kalıp içerisinde jelleştirilir ve oldukça gözenekli (gözeneklilik > %90) ve düşük yoğunluklu (0.1-0.4 g/cm3) aerojeller elde edebilmek için karbondioksit (CO2) ile süperkritik ekstraksiyon edilerek kurutulur. Bu çalışmanın amacı çözücü tipi ve oranları gibi sentez parametrelerinin silika aerojelin özellikleri üzerine etkilerini incelemek, en uygun ısı iletim katsayısına ve saydamlığa sahip büyük ölçekli aerojeller üretebilmek ve büyük ölçekli aerojelleri saydam vakum yalıtım panelleri için kullanabilmektir. Sentezlenen aerojellerin gözenek çapları, yüzey alanları ve gözenek boyut dağılımları nitrojen adsorpsiyon-desorpsiyon tekniği ile ölçüldü. Optik özelliklerini incelemek için UV-VIS spekrofotometresi kullanıldı. Termal özelliklerin analizi için zamana bağlı Hot-Disk yüzey kaynağı ve zamandan bağımsız Guarded Hot Plate yöntemleri kullanıldı. Sol karışımındaki çözücü-ön madde molar oranları azaldıkça saydamlığın arttığı bulundu. Isı iletim katsayısı üzerine yapılan teorik çalışmalar gösterdi ki ısı iletim katsayısı en düşük aerojel yoğunluk 100-200 kg/m3 arasında tutulduğu zaman elde edilebilmektedir. Bu bilgilere dayanarak büyük ölçekli (30x30x2.0 cm3) ve saydam, yoğunluğu 180 kg/m3 olan bir silika aerojel panel üretilmiştir. Üretilen aerojelin saydamlık oranı %88 (600 nm'de) ve ısı iletim katsayısı 16 mW/m.K olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Transparency in thermal insulation systems provides new practical opportunities for insulation industry since transparent insulation materials can replace conventional window glazing. Silica aerogels are promising candidates to be used in such insulation systems because they are transparent and have very low thermal conductivity (10-15 mW/m.K). Silica alcogels are synthesized by sol-gel chemistry, gelled in a mold and dried by supercritical extraction with CO2 to get highly porous (porosity > 90%), low density (0.1-0.4 g/cm3) aerogels. The purpose of this study is to investigate the effects of synthesis parameters such as types and compositions of solvents on properties of silica aerogel to produce large scale silica aerogels with optimum thermal conductivity and transparency values and to use these large scale silica aerogels in a transparent vacuum insulation panel. Pore diameters, surface areas, and pore size distributions of the synthesized silica aerogels were measured with N2 adsorption-desorption technique. Optical properties were determined with using UV-VIS spectrophotometer. Transient Hot-Disk plane source and steady-state Guarded Hot Plate methods were used for analyses of thermal transport properties. It was found that decreasing the molar ratios of the solvents to precursor in the sol mixture increases transparency of resulting silica aerogel. Theoretical calculations on thermal conductivity showed that the lowest values can be reached when the density of the aerogel is between 100-200 kg/m3. Based on this information, a large scale (30x30x2.0 cm3) and transparent silica aerogel panel was produced with density of 180 kg/m3. Transparency ratio and thermal conductivity of the aerogel were measured as 88% (at 600 nm) and 16 mW/m.K, respectively.
Benzer Tezler
- Farklı lantanit grubu elementler doplanarak elde edilen lüminesans malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of luminescence materials doped by different lanthanite group elements
FATMA ÜNAL
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
- Sol-jel tekniği ile hazırlanan katkılı (Li,Mn,Cu,Al) ZnO ince filmlerin mikroyapısal ve optik özelliklerinin incelenmesi
İnvestigation of micro structural and optical properties of doped (Li,Mn,Cu,Al) ZnO thin films by sol-gel technique
ZEHRA BANU BAHŞİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Metalurji MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN ASLAN
- İletken Zn1-xMg0.05AlxO ince filmlerinin radyasyon karşısında optik davranışlarının incelenmesi
Investigation of optical behaviours of conductive Zn1-xMg0.05AlxO thin films against to radiation
DOĞAN AKCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜN DOĞAN BAYDOĞAN
- Gama ışınlarına maruz kalmış ZrO2 ince filmlerin karakterizasyonu
The characterization of ZrO2 thin films irradiated with gamma radiation
DEFNE ABAYLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Nanocrystalline ZnO:Al thin films prepared by sol-gel dip coating technique and ZnO: Al/p-Si heterojunctions
Sol-gel daldırmalı kaplama tekniği ile üretilmiş nano yapılı ZnO:Al ince filmler ve ZnO: Al/p-Si heterokavşaklar
ÖZGE KARACASU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU