Geri Dön

Production of graphene based materials and their potential applications

Grafen esaslı malzemelerin üretimi ve potansiyel uygulamaları

PDF İndir

  1. Tez No: 392210
  2. Yazar: YASEMİN ÇELİK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ENDER SUVACI, DR. EMMANUEL FLAHAUT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Anadolu Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Seramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Grafen benzersiz özellikleri sayesinde pek çok uygulama alanı için umut vadeden bir malzemedir. Bununla birlikte, grafen-esaslı malzemelerin özellikleri ve miktarı hangi üretim yöntemi ile üretildiğine bağlı olarak farklılık gösterir. Bu nedenle, grafen-esaslı malzemelerin, kullanılacağı uygulama alanının gereksinimlerine bağlı olarak uygun bir üretim yöntemi ile üretilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, grafen esaslı malzemeler kalite, verim, maliyet ve elde edilen malzemenin uygulanabilirliği açılarından en avantajlı yöntemler olan sıvı faz eksfoliasyonu (tabakalara ayırma) ve kimyasal buharla biriktirme yöntemleri kullanılarak başarıyla üretilmiş ve grafen üretimi üzerine temel bir anlayış kazanılmıştır. Sıvı faz eksfoliasyonu, nanokompozit uygulamaları için yüksek miktarda grafen-esaslı malzeme üretimine imkan sağlamaktadır. Bu yöntemde aşılması gereken sorun, kaliteyi koruyarak grafen konsantrasyonunu mümkün olduğunca artırabilmektir. Bu amaçla, izopropil alkol (IPA) içerisinde etkin bir eksfoliasyon elde edebilmek için üç farklı grafit-esaslı tozun başlangıç malzemesi olarak kullanıldığı karşılaştırmalı bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Yüksek konsantrasyona sahip (1.1 mg/ml), birkaç tabakalı (küçük 5 tabaka) grafen levhalardan oluşan dispersiyonlar, yüksek yüzey alanına sahip bir nano-grafit tozunun IPA içerisinde 90 dk sonikasyon işlemine maruz bırakılması ile üretilmiştir. Bu malzeme daha sonra Al2O3 matris nanokompozitlerde takviye faz olarak kullanılmış; sonuç olarak, anizotropik mekanik, ısıl ve elektriksel özellik gösteren seramik matris nanokompozitler spark plazma sinterleme yöntemi ile başarıyla üretilmiştir. Diğer taraftan, elektronik uygulamalar için gelecek vadeden, geniş alana sahip grafen filmler düşük-basınç kimyasal buharla biriktirme yöntemi ile Cu folyolar üzerinde sentezlenmiştir. Isıtma atmosferinin ve Cu folyo özelliklerinin sentezlenen grafen filmlerin kalitesi, kalınlığı ve safsızlık miktarı üzerine olan etkileri incelenmiştir. Hata oranı önemli ölçüde azaltılmış kaliteli grafen filmleri aygıt üretiminde kullanılmıştır. Bu aygıtların oda sıcaklığındaki elektriksel direnç ve Quantum Hall Etkisi rejimindeki (düşük sıcaklık ve yüksek manyetik alan) taşınım özellikleri ölçülmüştür. Ön sonuçlar, oda sıcaklığında yüksek elektronik hareketliliğe sahip (46500 cm2/Vs) tek tabakalı grafenin başarıyla üretildiğini göstermiştir.

Özet (Çeviri)

Graphene is a promising material for many applications due to its unique properties. However, properties and yield of graphene-based materials show variations depending on which production route is used. Therefore, an appropriate production method has to be preferred according to the requirements of a specific application. In this thesis study, graphene-based materials have been successfully produced by liquid phase exfoliation (LPE) and chemical vapor deposition (CVD), which are promising graphene production methods in terms of quality, scalability, cost and applicability of the produced material to relevant applications, and a fundamental understanding on graphene production has been developed. LPE route allows one to produce graphene-based materials at a large-scale for applications such as nanocomposites. The challenge of this method is to increase graphene concentration as much as possible while maintaining the quality of the graphene flakes. Therefore, a comparative study, at which three different graphite-based powders were investigated as starting materials for an effective exfoliation process in isopropyl alcohol (IPA), was performed. High concentration (1.1 mg/ml), few-layer (smaller than 5 layers) graphene-based dispersions were prepared by sonication in IPA within 90 min by utilizing a high surface area graphite nano-powder. This graphene-based material was then incorporated into Al2O3 matrix nanocomposites as a reinforcing/filler phase. Ceramic matrix nanocomposites which exhibit anisotropic mechanical, thermal and electrical properties have been successfully prepared by spark plasma sintering. On the other hand, large-area graphene films, which are promising for electronic applications, were synthesized via low-pressure CVD method over Cu-foils. The influence of ramping atmosphere and Cu foil characteristics on the impurity level, quality of the synthesized graphene films and their thickness uniformity was investigated. High quality CVD-grown graphene films with a significantly reduced disorder level were used for device fabrication and characterized in terms of their electrical resistance at room temperature as a function of gate voltage and transport property measurements in Quantum Hall Effect (QHE) regime (at low temperature and high magnetic field) by pulsed magnetic field experiments. The preliminary results confirmed that single layer graphene with a relatively high electronic mobility reaching up to 46500 cm2/Vs at room temperature was successfully produced.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    256673

    Karbohidrat analizine yönelik biyosensör sistemlerinin geliştirilmesi, karakterizasyon ve uygulamaları

    Development, characterization and applications of biosensors for the determination of carbohdrates

    DİLEK ODACI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    BiyokimyaEge Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUNA TİMUR

    PROF. DR. AZMİ TELEFONCU

  2. Tez No

    362595

    Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi

    Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes

    MERVE YILMAZER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY

  3. Tez No

    400912

    Advanced nanofiber-based lithium-ion battery cathodes

    Başlık çevirisi yok

    OZAN TOPRAKÇI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Polimer Bilim ve TeknolojisiNorth Carolına State Unıversıty

    PROF. XIANGWU ZHANG

    PROF. PETER S. FEDKIW

  4. Tez No

    409712

    Reduction of graphene oxide by natural products and production of reduced graphene oxide-hydroxyapatite composites

    Grafen oksitin doğal kaynaklı ürünler ile indirgenmesi ve indirgenmiş grafen oksit-hidroksiapatit kompozitlerinin üretilmesi

    ELİF ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BELMA ÖZBEK

  5. Tez No

    439725

    Silisyum karbür ve grafen nano plaka (GNP) takviyeli titanyum diborür seramiklerin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of titanium diborudet ceramics with the additions of silicon carbide and graphene nanoparticles by spark plasma sintering

    ÖZNUR KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI

Geri Dön