Geri Dön

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

  1. Tez No: 506974
  2. Yazar: YELDA YORULMAZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MELİH PAPİLA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. Synthesis and optimization of the transition metal boride nanoparticles and their possible magnetic/hybrid composite applications

    Başlık çevirisi yok

    SINA KHOSHSIMA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    KimyaKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET SUAT SOMER

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE BALCI

  2. 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

    Türkçe

    2020

    Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİGEN KAYA

  3. 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

    Türkçe

    2021

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEVAT BORA DERİN

  4. Elektrokimyasal yöntemle titanyum ve titanyum alaşımlarının borlanması ve karakterizasyonu

    Electrochemical boronizing and characterization of titanium and titanium alloys

    AYŞE AYPAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN

    PROF. DR. İ. SERVET TİMUR

  5. 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

    Türkçe

    2023

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA