Mechanism of triboelectricity: a novel perspective for studying contact electrification based on metal-polymer and polymer-polymer interactions
Triboelektriğin mekanizması: Metal-polimer ve polimer-polimer etkileşimi tabanlı kontakt elektriklenmede yeni bir konsept
- Tez No: 436344
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HASAN TARIK BAYTEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Kontakt elektrikleme, Mekanizma, Triboelektrik, Polimer, Triboelektrik Yük, Temas, Ayrılma, Contact electrification, Mechanism, Triboelectricity, Tribocharging, Static electricity, Polymer, Triboelectric charge, Contact and Separation
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
İki aynı veya farklı tür maddeden oluşan yüzeyin birbirine dokundurulup uzaklaştırılması sonucu oluşan statik elektrik, 25 yüzyıldan beri çalışılmakta olup çok iyi bilinen fiziksel bir olgudur. Kontakt yüklenme günlük yaşamımızda bir çok doğal ve teknolojik varlıkta meydana gelmektedir. Kontakt elektriklenme fotokopi ve yazıcı teknolojisinde kullanılır, gökyüzünde şimşek oluşumu ve cisimler arasında meydana gelen beklenmedik elektrik şokları ise kontakt elektriklenmenin doğadaki mükemmel örnekleridir. Dünyada enerji tüketiminin ve karbon emisyonu yok olan kaynaklara ihtiyacın artmasından dolayı son yıllarda triboelektrik, taşınabilir cihazların şarj edilmesi ve kendi kendini şarj eden sensörler gibi yeni uygulamalar için mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmede etkili bir yol olarak kullanılmaktadır. Yıllardır biliniyor ve kullanılıyor olmasına rağmen, kontakt elektriklenmenin mekanizması halen tam olarak açıklığa kavuşmamıştır. Bu çalışmada metal-polimer ve polimer-polimer etkileşimi tabanlı yeni bir triboelektrik tetiklenme mekanizması sunulmaktadır. Geleneksel olarak elektrostatik yük oluşumu, pozitif yükün kontakt sırasında oluşması ve negatif yükün ise ayrılma sırasında oluşması proseslerinin bir kombinasyonu olarak kabul edilmektedir. Bu tezde sunulan mekanizmada ise, pozitif ve negatif yük oluşumları kombinasyonunun yüzeylerin kontakt sırasındaki yük polaritesine (mozaik yüzey yük modeli) bağlı olarak hem kontakt hem de ayrılmada görülebileceğini göstermekteyiz. Bu çalışmada, polidimetilsiloksan (PDMS), politetrafloroetilen (PTFE), polietersülfon (PES) ve polipropilen (PP) gibi farklı tür polimerler kullanıldı ve her bir polimer için benzer özellikler gözlenmiştir. Çalışmamızda, iki dielektrik ya da bir dielektrik ve bir metal arasındaki triboelektriklenme mekanizması için sunduğumuz yeni bakışın geçerliliği gösterilmiştir ve bu bakış, triboelektriklenme konseptinde var olan tartışmanın açıklığa kavuşmasında büyük öneme sahiptir.
Özet (Çeviri)
The static electricity that is generated when two identical or different materials come in contact with each other and separated is a well known physical phenomenon that has been studied for over 25 centuries. Contact charging occurs in technological and natural aspects of our everyday life. Generation of lightning and the feeling of unexpected shocks on dry days are excellent examples of naturally occurring phenomenon, while in technology it is used for photocopying and laser printing. Owing to the increase in energy consumption around the globe and demand for carbon emissions free energy sources, the triboelectric effect has recently being utilized as an effective means of harvesting mechanical energy and converting it into electricity for novel applications like powering portable electronic devices and self powered active sensing. Despite the fact that it has been known and applied for many years, the fundamental mechanism of contact electrification is still not fully understood. This study proposes a mechanism for triggering such triboelectric charge based on polymer-polymer and metal-polymer interactions. Conventionally, the mechanism of electrostatic charge generation is being presumed as a process giving rise to a combination of positive (arising from contact) and negative (arising from separation) charges in every single contact and separation. However, in our mechanism we propose a concept that shows combination of both positive and negative charges as“contact”and either positive or negative charge, depending on the initial contact-charge polarity of the material (due to surface charge mosaic), as“separation”charge. Different kinds of polymers like polydimethylsiloxane (PDMS), polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethersulfone (PES) and polypropene (PP) were used in this study and similar characteristic was observed for all of the polymers. Thus, our perception of the working principle of triboelectrification between two dielectric materials or a metal and a dielectric material is consistent and potentially vital in comprehending some unresolved controversies on triboelectricity.
Benzer Tezler
- Effect of triboelectric charges on friction and wear of polymers at macro scale
Polimerlerde triboelektriklenmenin sürtünme katsayısı ve aşınma üzerine makro boyutta etkileri
KHAYDARALI SAYFIDINOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN TARIK BAYTEKİN
- Investigation and control of the static electrification in polypropylene
Polipropilende statik elektriklenmenin incelenmesi ve kontrol altına alınması
ZELAL YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HASAN TARIK BAYTEKİN
- Max fazdan mxene toz eldesi ve polimere takviye edilmesi ile üretilen malzemelerin triboelektrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the triboelectric properties of materials manufactured by making mxene powder from max phase and supplying polymer
MUHAMMED TUNAHAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiAlanya Alaaddin Keykubat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERMAN VATANSEVER BAYRAMOL
- İzole sıçan anokoksigeus kasında serotonin ile oluşan kasılma ve gevşemelerin mekanizması
Mechanism of serotonin-induced contraction and relaxation in the rat anococcygeus muscle
SELDA EMRE AYDINGÖZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2000
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiFarmakoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL TUNCER
- Covid-19 hastalığında piropitozis mekanizması ve etki eden faktörler
Mechanism of pyroptosis and affecting factors in Covid-19 disease
DİCLE ADIN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Aile HekimliğiHarran ÜniversitesiAile Hekimliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DURSUN ÇADIRCI