Geri Dön

İletken polimer ve grafen oksitle fonksiyonelleştirilmiş nanolif tabanlı piezoelektrik nanojeneratörler

Conductive polymer and graphene oxide functionalized nanofiber based piezoelectric nanogenerators

PDF İndir

  1. Tez No: 541505
  2. Yazar: ÖMER FARUK ÜNSAL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AYŞE BEDELOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Energy, Chemistry, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Lif ve Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 109

Özet

Bu tez çalışması kapsamında, kendi enerjisini üreten sistemler ve sensör teknolojilerinde kullanılabilecek, indirgenmiş grafen oksit (rGO), polianilin (PANI) ve polianilin ile fonksiyonelleştirilmiş indirgenmiş grafen oksit (rPANIGO) içeren polivinildenflorür (PVDF) piezoelektrik nanojeneratörler geliştirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde, iletken malzemeler, piezoelektrik nanolifli malzeme içerisine katkılandırılmıştır. İkinci bölümde ise, iletken malzemeler nanolifli malzeme üzerine püskürtme yoluyla kaplanmıştır. Üretilen bu malzemelerin öncelikle piezoelektrik performansları ölçülmüştür. Ayrıca, numuneler üzerinde Fourier Transfer-İnfrared Spektrofotometrik (FT-IR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA), mekanik test, temas açısı testi ve UV-görünür bölge (UV-VIS) spektrofotometrik analizler gerçekleştirilmiştir. Piezoelektrik nanojeneratörde, esnek elektrot elde edilebilmesi için; indirgenmiş grafen oksit, geliştirilmiş Hummers metodu ile grafitten yola çıkılarak ve laboratuvar koşullarında sentezlenmiş; yerinde polimerizasyon yöntemiyle, anilin polimerize edilerek polianilin üretilmiş ve aynı metot ile anilin, grafen oksit varlığında sentezlenip indirgenerek hibrit organik iletken malzeme üretilmiştir. Bu malzemeler ayrı ayrı etil alkol içerisinde dispers edilmiş ve dispersiyonun konsantrasyonu belirlenmiştir. Piezoelektrik katman olarak, elektroüretim cihazında, PVDF nanolifli yapı, üretilmiş, iletken malzemeler, belirlenen miktarlarda nanolif içerisine entegre edilmiş veya nanolif yüzeyine püskürtülmüşlerdir. Numunelerin kurutulmasının ardından ise elektrik alanda polarlanmışlar ve piezoelektrik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Üretilen nanolifli yapılarda, FT-IR analizi yardımı ile β ve γ kristalin faz tayin edilmiştir. Toz haldeki PVDF'de β ve γ kristalin faz pikleri gözlenmezken elektroüretim aşamasında polimerin piezoelektrik β ve γ kristalin faza geçtiği tespit edilmiştir. Ayrıca kaplama veya katkılama işlemlerinin FT-IR spektrumlarını etkilediği, fakat aslında kristalin fazlar arası geçişte rol oynamadığı saptanmıştır. Ölçümler sonucunda, kaplamalı nanojeneratörlerin kaplama kalınlığı arttıkça, çıkış voltajının düştüğü, katkılı numunelerde ise katkı miktarı arttıkça çıkış voltajının yükseldiği saptanmıştır. Bunun yanı sıra, kaplama metodunun katkılama metoduna göre sinyal yoğunluğu bakımından yetersiz kaldığı belirlenmiştir. Fakat katkılama ve kaplama işlemlerinin her ikisinin de katkısız PVDF nanolif ile oluşturulan nanojeneratörden daha yüksek çıkış voltajı verdiği gözlenmiştir. Hibrit malzeme ile kaplı nanoliflerden oluşan nanojeneratör, 10,6 V çıkış voltajı üretmiştir. Bu değer, hem katkılı hem de diğer kaplamalı numunelerin ürettiği değerlerden yüksektir. Burada grafen ve polianilin arasında sinerjik bir etkinin oluştuğu görülmüştür. Tez çalışması kapsamında üretilen nanojeneratörler, ileride kendi enerjisini üreten sistemlerde, sensör teknolojilerinde ve atık enerji geri dönüşüm sistemlerinde kullanılabileceklerdir.

Özet (Çeviri)

Within the scope of this thesis, polyvinylchloride (PVDF) piezoelectric nanogenerators have been developed ,which can be used in their own energy generating systems and sensor technologies, containing reduced graphene oxide (rGO), polyaniline (PANI) and polyaniline functionalized reduced graphene oxide (rPANIGO). In the first part of the study, the conductive materials are doped into the piezoelectric nanofiber material. In the second part, the conductive materials were coated by spraying onto the nanofiber material. Piezoelectric performance of the materials was primarily measured. In addition, Fourier Transfer-Infrared Spectrophotometric (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), mechanical test, contact angle test and UV-visible region (UV-VIS) spectrophotometric analysis were performed. In order to obtain flexible electrodes on nanogenerators, reduced graphene oxide(rGO) was sytnesized by improved Hummers method; polyaniline(PANI) was synthesized by in-situ polymerization of aniline; polyaniline functionalized reduced graphene oxide(rPANIGO) was produced by in situ polymerization of aniline presence of graphene oxide. These materials were dispersed separately in ethyl alcohol and the concentration of the dispersion was determined. PDVF nanofibers were produced in electrospinning machine as piezoelectric layer, decided amounts of organic conductive material was integrated into or sprayed onto the nanofibers. When the samples were dried, they were polarized under electrical field and piezoelectric tests were performed. β and γ crystalline phases of PVDF were observed in FT-IR analysis of produced nanofibers. β and γ crystalline phase peaks were not observed on PVDF powder form and it was determined that the polymer passed to piezoelectric β and γ crystalline phase in the electrospinning stage. In addition, it was determined that coating or doping processes affected the FT-IR spectra but did not play a role in the transition between the crystalline phases. As a result of piezoelectric measurements, output voltage decreased with incremention of coat thickness while incremention of doping amount was increasing the voltage. In addition, it was determined that the coating method was lacking in terms of signal intensity according to the doping method. Despite all these, both coating and doping processes provided higher ouput voltages than pure PVDF nanofiber's. The nanogenerator, which is consist of hybrid conductive coated PVDF nanofiber, yielded too high output voltage of 10,6 V, compared to other coated nanogenerators. A synergistic effect was observed between graphene and polyaniline. The nanogenerators, which are produced in thesis, will be able to used in self-powered systems, sensor technologies and waste energy recycling systems in the future.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    445094

    Physical properties of chitosan/graphene oxide composite films

    Kitosan/grafen oksit kompozit filmlerinin fiziksel özelliklerinin incelenmesi

    SEMİRA BENER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER

  2. Tez No

    451011

    Fabrication and characterization of nickel oxide functionalized graphene oxide-polyacrylamide nanocomposites

    Nikel oksit ile fonksiyonelleşmiş grafen oksit-poliakrilamid nanokompozitin üretimi ve karakteristik özelliklerinin incelenmesi

    CUMHUR YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİGEN KADIRGAN

  3. Tez No

    561382

    Investigation of capacitive behaviour of emulsion polymerized pedot and its nanocomposites

    Emülsiyon polimerizasyonu ile sentezlenen pedot ve nanokompozitlerinin kapasitif özelliklerinin incelenmesi

    DENİZ GÜLERCAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

  4. Tez No

    823925

    Heteratom katkılı grafen-iletken polimer içeren kompozit malzemelerin hazırlanması ve süperkapasitif özelliklerinin incelenmesi

    Preparation of composite materials containing heteratom doped graphene-conductive polymer and investigation of supercapacitive properties

    OKYAY KUMBAŞI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. METİN GENÇTEN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH BEŞİR ARVAS

  5. Tez No

    309411

    An improved technique for the exfoliation of graphene nanosheets and utilization of their nanocomposites as fuel cell electrodes

    Grafen nanotabakalarının ayırılması için geliştirilmiş yöntem ve grafen nokompozitlerinin yakıt pili elektrotu olarak kullanımı

    BURCU SANER OKAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    KimyaSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUDA YÜRÜM

Geri Dön