Development of rGO/PANI/PVA-Based Electrospun Nanocomposites
rGO/PANI/PVA esaslı Nanokompozitlerin Elektrodokuma ile Üretilmesi ve Geliştirilmesi
- Tez No: 418599
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL, YRD. DOÇ. FEVZİ ÇAKMAK CEBECİ, DOÇ. DR. MELİH PAPİLA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Bu tez kapsamında, lifli yapıdaki nanokompozitlerin; poli(vinil alkol) (PVA)'ün taşıyıcı polimer matrisi olarak, indirgenmiş grafen oksit (GO) ve polianilin (PANI)'nin ise iletken dolgu bileşenleri olarak kullanılarak elektrodokuma yöntemiyle hazırlanması ve özelliklerinin sistematik olarak incelenmesi sayesinde elektromekanik olarak cevap verebilen nanokompozit uygulamalarında kullanılabilecek nanokompozitlerin geliştirilmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Elektrodokuma işleminden önce, grafen oksit grafit kullanılarak modifiye Hummer's yöntemiyle sentezlenmiştir. Ardından gerçekleştirilen termal işlem ile termal olaraak indirgenmiş GO üretilmiştir. PANI nanofiberleri ise kimyasal polimerleşme ile anilinden başlanarak üretilmiştir. Öncelikle elektrodokuma ortamındaki PVA derişimi optimize edilmiş, ardından da nanofiberlerin hazırlanması ve karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu amaç için, değişen miktarlarda grafen oksitin yapıya entegrasyonu için tarafımızca geliştirmiş olan ko-çözücü varlığında hazırlanan süspansiyon yöntemi başarıyla uygulanmış ve elektrodokuma işlemi geliştirilmiştir. Elektrodokuma öncesinde, hazırlanan süspansiyonların reolojik özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Elektrodokuma sonrasında elde edilen nanokompozitlerin ise, morfolojik, mekanik ve ısıl özellikleri detaylı olarak karakterize edilmiştir. İlk olarak uygulanan modifikasyon işlemi, elde edilen nanokompozitlerin glutaraladehit çözeltisi kullanılarak çapraz bağlanması ve ardından da PANI'nin (emeraldin) katkılandırılması olmuştur. Böylelikle yapı içindeki PANI'nin iletkenlik kazanması sağlanmış ve elde edilen yapı FTIR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir. İkinci modifikasyon işlemi ise nötr bir gaz ortamında tavlama şeklinde gerçekleştirilen termal işlemdir. Bu işlemin amacı ise, yapıda bulunan iletken olmayan PVA'yı kısmen yapıdan uzaklaştırmak ve PANI'nin ısıl katkılandırmasını gerçekleştirmektir. Elektrodokuma ile üretilmiş nanokompozitlerin uygulanan voltajlara karşı tepki göstermemesine ve iletkenliklerin oldukça düşük olmasına karşın, uygulanan modifikasyonlar (çapraz bağlama, ısıl işlem ve asit ile katkılandırma) sayesinde iletkenlik kazandıkları görülmüş ve 19µS.cm-1 civarında iletkenlikler elde edilebilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this project, with the scope electromechanically responsive nanocomposite applications, fibrous nanocomposites with various filler compositions based on polyvinyl alcohol (PVA) as the polymer matrix, reduced graphene oxide (rGO), and polyaniline (PANI) as conductive reinforcing filler components were successfully prepared via electrospinning and their relative properties were systematically investigated. Prior to electrospinning suspension preparation, graphene oxide (GO) was prepared from natural graphite flakes through an improved method based on Hummer's Modified conventional method. Subsequently, high temperature thermal treatment on the as-prepared GO resulted in formation of thermally reduced GO. Additionally, PANI nanofibers were synthesized via chemical oxidation polymerization starting from aniline monomer. After optimization of PVA concentration in electrospinning media, two main nanofiber preparation and characterization steps were designed and conducted according to the following procedures. Firstly, incorporation of reduced graphene oxide of certain amounts in the electrospinning media was performed by means of co-solvent assisted suspension preparation method proposed by our group followed by electrospinning of respective solutions. Rheological behavior of electrospinning suspensions in addition to morphological, mechanical and thermal properties of their respective as-spin mats was investigated. Secondly, PANI as the electroactive polymer was introduced to the electrospinning suspension recipe optimized during the previous step. In order to improve electrical conductivity of mentioned tri-component PVA/rGO/ PANI as-spun mats, two different post-spinning treatment approaches were performed. The first modification applied included cross-linking of electrospun thin mats using the glutaraldehyde solution, followed by doping of emeraldine base PANI inside the structure, during which, further transformation of PANI state to conductive emeraldine salt was achieved and confirmed by Fourier-Transformed IR spectroscopy (FT-IR). The second modification approach used was thermal treatment through a neutral gas-condition annealing process. The main goal to pursue this method was to both partially eliminate the insulating PVA matrix as well as thermal doping of PANI. While the as-spun showed no response to applied voltages and performed as insulating layers, the post-treated samples showed relatively improved electrical properties and the highest electrical conductivity was peaked at over 19µS.cm-1.
Benzer Tezler
- Grafen katkılı nanolif üretimi ve uygulamaları
Graphene doped nanofiber production and its applications
ÇİĞDEM YENER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiPamukkale ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CUMHUR GÖKHAN ÜNLÜ
DOÇ. DR. LEVENT PARALI
- Development of conductive polymeric materials for sensor applications
Sensör uygulamaları için iletken polimerik malzemelerin geliştirilmesi
DİDEM AYCAN
Doktora
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN ALEMDAR YAYLA
PROF. DR. FATMA KARACA ALBAYRAK
- Farklı asitlerle katkılanmış polianilinin sentezi, karakterizasyonu ve süperkapasitör uygulaması
Synthesis, characterization and supercapacitor application of polyaniline doped with different acids
MERVE METİN ÇELENK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
DR. YURDANUR TÜRKER
- Giyilebilir elektronikler için iletken iplik ve kumaş üretimi üzerine bir araştırma
A study on production of conductive yarn and fabric for wearable electronics
ÖZGÜ ÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMET YILMAZ
- Elektrokatalitik hidrojen üretimi
Electrocatalytic hydrogen production
DUYGU AKYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATIF KOCA
PROF. DR. ALİ RIZA ÖZKAYA