Nanokompozit yapılı lif tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of nanocomposite fibers
- Tez No: 485369
- Danışmanlar: PROF. DR. NURAY UÇAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Engineering Sciences, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 314
Özet
Nanoteknoloji; tıp, kimya, elektronik, mühendislik ve çevre gibi pek çok farklı alanda önemli gelişmeleri beraberinde getiren, nano ölçekli materyallerin sentezi, üretimi ve karakterizasyonunu sağlayan tekniklerin hızlı gelişimi ile çok büyük ilgi görmeye başlamıştır. Materyallerin belirli özelliklerini geliştirmek üzere yapılarına nanopartiküllerin eklenmesi ile üretilen nanokompozitler, çok yoğun bir şekilde araştırılmaktadırlar. Polimer nanokompozitler, nanomateryallerin yararlı özelliklerini, otomotiv, ambalaj, inşaat, elektrik ve elektronik, spor malzemeleri ve tıbbi cihazlar gibi çeşitli alanlarda sunmaktadırlar. Yüksek verimlilikte piller, çabuk iyileşen kemikler, yüksek mukavemetli yapısal bileşenler, hafif sensörler ve esnek piller nanokompozitlerin kullanımı ile geliştirilmiştir. Tekstil endüstrisi, nanokompozitlerin faydalarını, özellikle mikro/nano lif üretiminde ve nanokaplamalarda tecrübe etmektedir. Nanokompozit lifler, lif yapısına çeşitli nanopartiküllerin eklenmesi ile elde edilen ve konvansiyonel liflerde olmayan bazı özellikleri gösteren polimer nanokompozit malzemelerdir. Nanokil, karbon nanotüpler, metal ve metal oksit nanopartiküller, karbon tozu gibi çok çeşitli nanopartiküllerin varlığı, pek çok uygulama için avantaj sağlayabilecek fonksiyonel liflerin üretimini mümkün kılmaktadır. Çok düşük nanopartikül oranları ile daha yüksek elastisite modülü, yüksek mukavemet, termal stabilite, güç tutuşurluk, antimikrobiyal özellikler, daha iyi boyanabilirlik, su iticilik, kir iticilik, faydalı optik, elektriksel ve bariyer özellikleri gösteren lifler elde edilebilmiştir. Nanopartiküllerin eklenmesi ile geliştirilen fonksiyonel ürünlerin, filtrasyon, medikal tekstiller, koruyucu tekstiller, biyomedikal uygulamalar, elektro-optik ve araba lastiği güçlendirilmesi vb. alanlarda önemli etkilere sahip olması beklenmektedir. Poliakrilonitril (PAN), lif üretiminde kullanılan en önemli polimerlerden bir tanesidir. Form stabilitesi, güvelere karşı direnci, kimyasallara karşı dayanıklılığı, yıkama ve gün ışığına karşı renk haslığı, görünüş ve tutum olarak yüne olan benzerliği nedenleri ile en önemli kullanım alanı giysilerdir. Yüksek mukavemeti, sürtünme dayanımı ve aşınma dayanımı, filtrasyon sistemlerinde, tente, çadır ve yelken bezi üretiminde de yaygın şekilde kullanılmasını sağlamaktadır. Biyouyumluluğu nedeni ile biyomalzeme üretimi (yapay kas, vs.) için önemli bir adaydır. Nanolif ile ilgili çalışmalarda da yoğun şekilde kullanıldığı görülmektedir. Nanolif membranı olarak, filtrasyon, doku iskelesi ve koruyucu tekstiller uygulamalarında önemli avantajlar sağlamaktadır. Polianilin, ucuzluğu, diğer polimerler ile uyumluluğu, kolay sentezlenebilmesi, ayarlanabilir elektriksel ve elektrokimyasal özellikleri nedeni ile tercih edilen bir iletken polimerdir. Sensörlerde, pillerde, elektrokromik aygıtlarda, separasyon membranlarında, akıllı kumaşlarda yüksek kullanım potansiyeline sahiptir. Polianilin ayrıca antibakteriyel özelliğe sahiptir. PAN içerisine ilave edilmesi, iletken ve antibakteriyel özellik gösteren multifonksiyonel liflerin üretimi için üstün bir sistem oluşturabilecektir. Fonksiyonel materyallerin üretimine yönelik olarak karbon nanotüplerin (CNTs) ve gümüş nanopartiküllerin (AgNPs) artan şekilde polimerlerin içerisine eklendiği görülmektedir. Üstün mekanik, termal ve elektronik özellikleri karbon nanotüpleri, nanokompozit polimerler için önemli bir katkı malzemesi haline getirmektedir. Diğer taraftan, polimerlerin gümüş ilavesi ile antibakteriyel özellik gösterdiği raporlanmıştır. TiO2 nanopartiküller, ultraviyole ışık altında organik kirlilikleri degrade edebiliyor olmaları nedeni ile yoğun ilgi görmektedirler. Özellikle nanoweblere kendi kendini temizleme, UV ışınlarına karşı koruyuculuk, antibakteriyellik kazandırmak amacı ile kullanılmaktadırlar. Nanokilllerin ise polimerlerin mekanik özelliklerini, termal stabilitesini, boyutsal stabilitesini geliştirmek ve polimerlere güç tutuşurluk, UV-koruma ve antibakteriyellik özellikleri kazandırmak amacıyla kullanıldığı görülmektedir. Bu doktora tezi kapsamında, polianilin, karbon nanotüp, gümüş nanopartiküller ve titanyumdioksit nanopartiküllerinin tek tek ya da farklı kombinasyonlar halinde mikro ve nanolif yapısına katılması ile multifonksiyonel nanolif/lif üretilebilirliği araştırılmıştır. Farklı nanopartiküllerin lif yapısına eklenmesi ile fonksiyonel özellikler gösteren liflerin geliştirilebileceği düşünülmüştür. Geliştirilebilecek multifonksiyonel liflerin, antistatik tekstiller, antibakteriyel tekstiller, koruyucu tekstiller, elektromanyetik kalkanlama, filtrasyon, biyomedikal tekstiller, sensör uygulamalarında kullanılabileceği öngörülmüştür. Tezin birinci bölümü, kısa bir giriş, tezin amacı, ikincil amaçlar ve çalışmanın genel taslağını içermektedir. İkinci bölümde kullanılan malzemeler ve kullanılan yöntemler hakkında genel bilgiler verilmiş olup konu ile ilgili detaylı bir literatür sunulmuştur. Nanoliflerin ve mikroliflerin multifonksiyonel hale getirilmesine yönelik deneysel çalışmalar üçüncü bölümde yer almaktadır. Bu bölüm üretilmesi planlanan ürün farklılıklarına göre altı alt bölümden oluşmaktadır. Bölüm 3.1'de PAN/PANI, PAN/CNT/AgNP, PAN/PANI/CNT/AgNP nanolifler üretilerek, yapısal ve fonksiyonel özellikleri yönünden incelenmiştir. PAN/PANI nanoliflerde, farklı dopantlar, farklı solventler, PANI katkı oranları, uygulanan karıştırma ve homojenizasyon işlemleri, tekrarlı doplama işleminin nanoliflerin özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. PAN/CNT/AgNP ve PAN/PANI/CNT/AgNP nanoliflerde, katkı malzemelerinin farklı oranlarda birlikte kullanımının ve uygulanan kimyasal indirgeme işleminin nanoliflerin özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Bölüm 3.2'de PAN/AgNP, PAN/PANI/AgNP, PAN/PANI/CNT, PAN/CNT/AgNP filamentler üretilerek, yapısal ve fonksiyonel özellikler açısından incelenmiştir. Bölüm 3.3'te kendi kendini temizleme, antibakteriyel ve antistatik nanoliflerin üretilmesine yönelik yapılan PAN/TiO2/AgNP nanokompozit nanolif çalışmalarına yer verilirken, Bölüm 3.4'te PAN/TiO2/AgNP filament üretimi ve analizleri anlatılmıştır. Bölüm 3.5'te nanokil katkısı ile PAN nanolif üretimi ele alınırken, Bölüm 3.6, PA(öz)-PA/TiO2 (kabuk) ve PA/AgNO3(öz)-PA/TiO2(kabuk) koaksiyal nanolif üretimini, yapılan optimizasyon çalışmalarını, yapısal ve fonksiyonel özellikler açısından elde edilen sonuçları içermektedir. Yapılan deneysel çalışmalar neticesinde elde edilen sonuçlar ve ileriye dönük yapılabilecek çalışmalarla ilgili öneriler dördüncü bölümde belirtilmiştir. Bu tez, lif yapısına nanopartiküllerin eklenmesi ile fonksiyonel özellikler gösteren lifler elde edilebileceğini, farklı nanopartiküllerin birlikte eklenmesi ile multifonksiyonel özellikler gösteren lifler üretilebileceğini göstermektedir. Elde edilen nanokompozit yapılı, çok fonksiyonlu poliakrilonitril nanolif/liflerinin yüksek katma değerli yeni kullanım alanlarına yönelik ürünlerin üretiminde kullanılması mümkün olacaktır.
Özet (Çeviri)
Nanotechnology is science, engineering, and technology performed at the nanoscale to control and restructure the matter at the atomic and molecular levels. It has become very popular due to the rapidly developing techniques to synthesize, manufacture, and characterize materials at the nanoscale and offers substantial improvements in many different fields including environmental protection, medicine, chemistry, electronics, and engineering. Nanocomposites, which are produced by the addition of nanoparticles to improve a particular property of the material, are being widely investigated. Polymer nanocomposites exploit the useful properties of nanomaterials for a variety of applications such as automotives and packaging industries, building and construction, electrical and electronics, and sports and medical devices. Batteries with greater output, faster healing broken bones, structural components with high strength to weight ratio, lightweight sensors, and flexible batteries have been developed with the use of nanocomposites. Textile industry is also experiencing the benefits of nanocomposites in the form of fibers (nano/micro), and coatings. Nanocomposite fibers are the advanced new class of polymer nanocomposite materials with an ultrafine dispersion of nanoparticles in a polymeric matrix and offer properties that are lacking in the commodity synthetic fibers. The wide selection of nanoparticles (nanotubes, metal and metal oxides, nanoclays, etc.) makes it possible to produce a range of functional nanocomposite fibers that can be successfully used in various applications. When compared with neat polymers or conventional composites, nanocomposite fibers show much superior properties such as higher modulus, increased strength, improved thermal stability, flame retardancy, antimicrobial properties, water repellency, dyeability, soil-resistance, antiinfrared, and useful electrical, optical, barrier properties at very low loadings (
Benzer Tezler
- Nanokompozit yapılı elektriksel iletken ve elektromanyetik kalkan özellikli teknik tekstillerin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of electrically conductive and electromagnetic shielding featured nano-structured technical textiles
MEHMET SABRİ ERSOY
Doktora
Türkçe
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL ÖNDER KARAOĞLU
- Nanocomposite scaffolds containing metal nanoparticles
Metal nanotanecik içeren nanokompozit yapı iskeleleri
AYŞEN AKTÜRK
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Polimer esaslı güneş pili uygulamaları için grafen içeren nanokompozit elektrotların geliştirilmesi
Development of nanocomposite electrodes containing graphenes for polymer based solar cell applications
MAHMUT TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiBursa Teknik ÜniversitesiLif ve Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Nanokompozit yapılı grafen katkılı sentetik lif üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nanocomposite structured and graphene filled synthetic fibres
KÜBRA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN KORKMAZ