Biological nano silica reinforced polymeric composites
Biyolojik nano silika takviyeli polimerik kompozitler
- Tez No: 630954
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Bilim ve Teknoloji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Engineering Sciences, Science and Technology, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Nanokompozitler, Polimer kompozitler, Nanocomposites, Polymer composites
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mevcut tez çalışması doğal diatom kabuklarının ısıl işlem (900-1200 °C), hidroflorik asit liçi (1-7 N) ve bilyeli öğütme (1 saat, 500 rpm) yoluyla değişen boyutlarda ve kristalliklerde nano-silika tozlarının işlenmesine odaklanmıştır. Temin edilen diatom kabuklarının amorf silika (%88) ve kuvars fazlarından oluşmuştur. Kısmen düzenli kristalli düşük kuvars ve/veya düşük kristobalit öncüsü ~900 °C'de oluşmaya başlamıştır. Isıl işlem sıcaklığı arttıkça, kabukların kristalliği 25 °C'de %9,3'ten 1200 °C'de %46'ya yükselmiştir. Bilyeli öğütme uygulamak, temin edilen ve ısıl işlem görmüş kabukların ortalama parçacık boyutlarını sırasıyla 15,6-13,7 µm'den 7,2-6,7 µm'ye düşürmüştür. Temin edilen ve ısıl işlem görmüş kabukların asitle yıkanması sonrası kristallikte daha fazla bir artışla sonuçlanmıştır. Ayrıca, asitle yıkamadan sonra uygulanan bilyeli öğütme, temin edilen ve ısıl işlem görmüş kabukların parçacık boyutunun küçültülmesinde çok etkili olmuştur. Asitle yıkanan kabukların ortalama parçacık boyutu, bilyeli öğütmeden sonra %12 ile %48 arasında değişen bir kristallik ile 774-547 nm'ye düşmüştür. Asitle yıkamadan sonra kristalli silika taneleri arasında kısmen çözünmüş amorf bir faz gözlemlenmiştir, bu da bilyeli öğütmede kabukların hızlı bir şekilde epoksi matrisinde dolgu maddesi olarak kullanılmıştır. Çekme dayanımı, kırılma gerilmesi ve elastik modülü nano-silikanın hacim yüzdesinin %2'ye kadar artmasıyla artmıştır. Akma dayanımı ve elastik modüldeki artış, hacimce %2 kabukların eklenmesiyle sırasıyla yaklaşık %50 ve %30 olmuştur. Karışım kuralı, deneysel elastik modül değerleri ile çok iyi bir uyum göstermiştir ve LS-DYNA'daki çekme testinin sayısal bir modeli, deneysel çekme gerilimi-uzama davranışı ile iyi bir uyum sağlamıştır. Mikroskobik gözlemler, kırılma yüzeylerinde matristen tozlara verimli bir yük aktarımını kanıtlayan nano-silika tozunun varlığını göstermiştir ve silika tozları ile matris arasında güçlü bir arayüzü doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
The present thesis study focused on processing nano-silica powders of varying sizes and crystallinities through heat treatment (900–1200 °C), hydrofluoric acid leaching (1–7 N), and ball milling (1 h, 500 rpm) of natural diatom frustules. As-received frustules was composed of amorphous silica (88%) and quartz. The partially ordered crystalline low-quartz and/or precursor to low-cristobalite started to form at ~900 °C. As the heat treatment temperature increased, the crystallinity of the frustules increased from 9.3% at 25 °C to 46% at 1200 °C. Applying a ball milling reduced the mean particle sizes of the as-received and heat-treated frustules from 15.6–13.7 µm to 7.2-6.7 µm, respectively. Acid leaching of the as-received and heat-treated frustules resulted in a further increase in the crystallinity. Furthermore, ball milling applied after an acid leaching was very effective in reducing the particle size of the as-received and heat-treated frustules. The mean particle size of the acid-leached frustules decreased to 774-547 nm with a crystallinity varying between 12 and 48% after ball milling. A partially dissolved amorphous phase was observed in between crystalline silica grains after acid leaching, which resulted in a rapid fracture/separation of the frustules in ball milling. The prepared nano-silica powders were further used as a filler in an epoxy matrix. The tensile strength, fracture strain, and modulus of epoxy increased with increasing the volume percent of nano-silica up to 2%. The increase in the yield strength and elastic modulus was about 50% and 30% with the addition of 2 vol% frustules, respectively. The rule of mixtures showed a very good agreement with the experimental elastic modulus values and a numerical model of the tensile test in LS-DYNA agreed well with the experimental tensile stress-strain behavior. The microscopic observations showed the presence of nano-silica powder, proving an efficient load transfer from matrix to powders on the fracture surfaces, confirming a strong interface between silica powders and matrix.
Benzer Tezler
- Nano silika parçacıkların kitosan ile kaplanması ve adsorban olarak kullanımının incelenmesi
Coating of nano silica particules with chitosan and investigation of using as adsorban
NAZIM ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELÇİN YILMAZ
- Organically modified silica nanostructures based functional coatings for practical applications
Organik olarak modifiye edilmiş nanoyapili malzemeden fonksiyonel yüzey elde edilmesi ve onların praktikal uygulamalı için çözümleri
URANDELGER TUVSHİNDORJ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. MEHMET BAYINDIR
- Metal bezeli silika partiküllerinin yarı-biyosentezle üretimi, yapısal analizi ve (antibakteriyel ve fotokatalitik) özelliklerinin incelenmesi
The semi-biosynthetic production of metal decorated silica particles, investigation of structural analysis and antibacterial and photocatalytic properties
SÜREYYA KADIOĞLU
- Yüzeyi polimer kaplı magnetit nano taneciklerin yeni bir yöntemle tek basamakta elde edilmesi
A new method for preparing polymer capsulated magnetic nanoparticles in one pot
ELİF CAN BELLİKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKAN SİRKECİOĞLU
- Development of nano-alloyed CdTeS quantum dots via two-phase synthesis method
İki faz yöntemiyle nano-alaşım CdTeS kuantum noktacıklarının sentezi
SACİDE MELEK KESTİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER ÜNLÜ