Optimization of synthesis conditions of Boron Nitride Nanotubes (BNTTS) and their effects on epoxy resin curing
Bor nitrür nanotüplerin (BNNT) üretim süreçlerinin optimizasyonu ve epoksi reçine kürlenmesine etkileri
- Tez No: 506974
- Danışmanlar: PROF. DR. MELİH PAPİLA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bor nitrür nanotüpler (BNNT), karbon nanotüplerin (KNT) yapısal analoglarıdır. BNNT'lerin sahip oldukları yapısal ve fiziksel özelliklere bağlı olarak kendilerine ve oluşturdukları nanokompozitlere gösterilen ilgi artmıştır. Kimyasal buhar biriktirme (KBB) yönteminin, küçük ölçekli inorganik malzeme sentezlerinde kullanılan, nispeten daha uygun bütçeye sahip bir yöntem olduğu bilinmektedir. Bu tez çalışması, iki ayrı bölümde iki temel amacı gerçekleştirmeyi amaçlamaktadır. Tezin birinci bölümünde, KBB ile BNNT sentezinin kalitesini ve miktarını belirleyen süreç parametreleri tepki yüzey analizi çerçevesinde değerlendirilmiştir. Reaksiyon sıcaklığı, ısıtma hızı ve reaktif gaz akış hızının gibi süreç parametrelerinin BNNT'lerin çap, boy/en oranı ve levha kaplanma oranlarına etkileri 27 farklı noktaya sahip deney uzayında 3 seviyeli tam faktöriyel deneysel tasarım yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Sistematik deneylerin sonucunda BNNT çapı, boy/en oranı ve levha kaplanma oranlarındaki değişimler RAMAN ve SEM analizleri ile gözlenmiş ve çok terimli (polinom) vekil modeller geliştirilmiştir. ANOVA analizleri sonucunda, vekil modellerin süreç parametrelerine bağlı olarak sonuçlardaki değişimi tahmin edebildiğini gözlenmiştir. Yüksek boy/en oranına ve levha kaplanma oranına sahip BNNT üretimini hedefleyen koşullar çalışma sonunda sunulmuştur. Tezin ikinci bölümünde, sentezlenen BNNT'leri içeren kompozit uygulamaları incelenmiştir. Birinci bölümde optimize edilen koşullarda sentezlenen BNNT'ler epoksi reçinelere farklı miktarlarda eklenmiş ve termoset sistemin kür kinetiğine olan etkileri incelenmiştir. BNNT eklenmesinin hızlı kürlenmeye sebep olabileceği düşünülmüştür. Dinamik ve izotermal DSC ölçümleri yapılarak BNNT/epoksi reçine sistemlerin kür davranışları incelenmiştir. Ardından deney sonuçları kullanılarak BNNT'lerin kür mekanizmasına etkileri, kür reaksiyonuna uygun kinetik model ve modele ait katsayılar bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Boron nitride nanotubes (BNNTs) are structural analogues of carbon nanotubes (CNTs). The interest in them and their nanocomposites have been growing due to their unique properties. Chemical vapor deposition (CVD) is a relatively cheap and lab scale technique employed in inorganic material synthesis. This thesis work aims to achieve two fundamental goals in two separate chapters. In the first chapter, the process parameters determining the quality and amount of BNNT synthesis by CVD are evaluated in a response surface methodology framework. A three-level full factorial design where process factors such as reaction temperature, heating rate and reactive gas flow are considered in three levels forming a design space with 27 experiment points. Through a systematic experimentation scheme, three responses determined by sophisticated RAMAN and SEM analysis (namely BNNT diameter, BNNT aspect ratio and wafer coverage) are then fitted into polynomial based surrogate models. Performed ANOVA analyzes suggest that surrogate models are mostly able to predict the change in response with respect to changing process factors. Optimized process conditions aiming to achieve high aspect ratio and high substrate coverage are then presented. Second part of the thesis focuses on a composite application example of in-house synthesized BNNTs. BNNTs manufactured at the optimized process conditions are introduced to epoxy resin with altering amounts. Specific attention is given to their effect on the curing kinetics of a thermoset system. BNNTs may give alternate fast curing recipes. Through dynamic and isothermal DSC scans of BNNT/epoxy resin, the curing behavior is firstly studied in detail. Then governing curing mechanism and the effects of BNNT addition is explored by the fitting of appropriate kinetic models onto experimental data.
Benzer Tezler
- Synthesis and optimization of the transition metal boride nanoparticles and their possible magnetic/hybrid composite applications
Başlık çevirisi yok
SINA KHOSHSIMA
Doktora
İngilizce
2020
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SUAT SOMER
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE BALCI
- Sol-jel yöntemi ile polimerik öncülerden nükleer kalite bor karbür tozların düşük sıcaklıkta üretimi ve radyasyon kalkanı olarak polimer nanokompozitlerde kullanımı
Production of nuclear grade boron carbide powders from polymeric precursors by sol-gel method and their utilization as radiation shield in polymer nanocomposites
SUNA AVCIOĞLU
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KAYA
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi ile W2FeB2 ve W2FeB2-Fe bazlı kompozitlerin üretimi ve malzeme karakterizasyonu
Synthesis of W2FeB2 and W2FeB2-Fe based composites by self-propagating high temperature synthesis and material characterization
ECE SOYLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN
- Elektrokimyasal yöntemle titanyum ve titanyum alaşımlarının borlanması ve karakterizasyonu
Electrochemical boronizing and characterization of titanium and titanium alloys
AYŞE AYPAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
PROF. DR. İ. SERVET TİMUR
- B4C-TiB2 nanokompozit tozlarının kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi (SHS) ile üretimi, proses optimizasyonu ve spark plazma sinterleme (SPS) prosesine shs nanotozlarının etkisi
Production of B4C-TiB2 nanocomposite powder by self-propagating high temperature synthesis (SHS), process optimization and effect of SHS nanoparticles on spark plasma sintering (SPS) process
OZAN ÇOBAN
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA