Preparation of 2D materials with small scale multiphase flows
Küçük ölçekli çok fazlı akışlarla 2D malzemelerin hazırlanması
- Tez No: 680403
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KOŞAR, DR. MORTEZA GHORBANI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Son zamanlarda yoğun araştırma çabaları, grafit malzemelerden grafen sentezine odaklanmıştır. Bu bağlamda çevresel sorunlar, ölçeklenebilirlik ve maliyet üstesinden gelinmesi gereken başlıca zorlukları teşkil etmektedir. Grafenin sıvı faz eksfoliyasyonu (LPE), bu sentez için temel yöntemlerden biridir. Bununla birlikte, pul pul dökülme mekanizmaları hakkında henüz yeterli bilgi ortaya konmamıştır. Bu tezde, yalnızca doğal grafit pulları ve su içeren tamamen yeşil bir işlemde grafiti pul pul dökmek için bir çip konsepti üzerinde hidrodinamik kavitasyona (HC) dayalı bir mikroreaktör geliştirilmiştir. Mevcut sürdürülebilir reaktör sisteminin, kalın ve büyük grafit parçacıklarını, yanal boyutu ⁓ 500 nm ila 5 um olan nano boyutlu levhalara (⁓ 1.2 nm) eksfoliye ettiği kanıtlanmıştır. 2D malzeme sentezi için hidrodinamik kavitasyon uygulamasının yanı sıra, bu çalışmanın ikinci bölümünde, elektroeğirme yöntemi kullanılarak gazın veya sıvı ortamın bazı bileşenlerinin ayrılması için bir filtre/membran geliştirilmiştir. Elektroeğirme, polimerik bir damlacık ve ince yüklü sıvı jeti içeren elektrohidrodinamik bir işlemdir. Polimer çözeltisi, yüksek potansiyelli bir elektrik alanına maruz bırakılır. Yüksek voltaj, bir kollektör yüzeyinde sürekli uzun liflerin üretilmesini sağlar. Bu tezde, ana parametrelerin elektrospun elyaflar üzerindeki etkileri kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Elektroeğirme için optimum koşullar bir toplayıcı yüzeyinde elde edilmiş ve elde edilen liflerin çapı, SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) incelemeleri ile belirlenmiştir. Konsantrasyon, uygulanan voltaj, iğne ucu ile kollektör arasındaki mesafe ve akış hızı için optimum değerler sırasıyla ağırlıkça %10, 12 kV, 20 cm ve 0,6 ml.h-1 olarak belirlenmiştir. Daha sonra, polimerik çözeltiye farklı poli (etilen glikol) (PEG) konsantrasyonları (ağırlıkça %20, 30 ve 40) eklenerek liflerin ıslanabilirliği modifiye edilmiştir. Temas açısı analizi, poli (metil metakrilat) (PMMA) ve ağırlıkça %30 PEG ile üretilmiş lifli matın, saf PMMA elektrospun matlarına kıyasla daha iyi bir ıslanabilirlik ve daha düşük hidrofobiklik sergilediğini ortaya koymuştur. Bir sonraki adımda, silika NP'ler (nanopartiküller), bir IPA (izopropanol) bazlı çarpışma çözeltisi formunda elektroeğirmenin polimerik çözeltisine dahil edilmiştir. Dağılmış çözelti bazlı silika NP'lerin eklenmesi, nanoliflerde NP'lerin topaklanma durumunu önlemiştir. Silika nanopartiküllerin eklenmesi, TGA (termogravimetrik analiz) ve çekme testlerinde analiz edilen üçlü kompozitin termal ve mekanik özelliklerini de değiştirmiştir. Bu sonuçlar, hibrit kompozitin filtrasyon ve biyomühendislik uygulamaları için umut verici yeni bir elektrospun mata yol açtığını vurgulamaktadır
Özet (Çeviri)
Tremendous research efforts have recently focused on the synthesis of graphene from graphitic materials, while environmental issues, scalability, and cost are some of the major challenges to be surmounted. Liquid phase exfoliation (LPE) of graphene is one of the principal methods for this synthesis. Nevertheless, sufficient information about the mechanisms of exfoliation has yet to emerge. Here, a microreactor based on the hydrodynamic cavitation (HC) on a chip concept is introduced to exfoliate graphite in a totally green process which involves only natural graphite flakes and water. The present sustainable reactor system was found to exfoliate thick and large graphite particles to nano-sized sheets (⁓ 1.2 nm) with a lateral size of ⁓ 500 nm to 5 μm. Besides the application of hydrodynamic cavitation for 2D material synthesis, in the second part of this thesis we tried to fabricate a filter/membrane for separating of gas or some component of liquid media with the use of electrospinning method. Electrospinning is an electrohydrodynamic process involving a polymeric droplet and slim charged liquid jet. The polymer solution is subjected to a high potential electric field. The high voltage enables the production of continuously long fibers on a collector surface. In this thesis, the effects of major parameters on the electrospun fibers were extensively investigated. Optimum conditions for electrospinning were obtained on the surface of a collector, and the diameter of resulting fibers, through SEM (Scanning Electron Microscopy) investigations, was determined. The optimum values for concentration, applied voltage, the distance between the tip of needle and collector, and flow rate determined to be 10 wt.%, 12 kV, 20 cm, and 0.6 ml.h-1, respectively. Afterwards, the hydrophilicity of fibers was modified by adding different poly (ethylene glycol) (PEG) concentrations (20, 30, and 40 wt.%) to the polymeric solution. The contact angle analysis revealed that the poly (methyl methacrylate) (PMMA) and 30 wt.% PEG fabricated fibrous mat exhibited a better wettability and lower hydrophobicity compared to pure PMMA electrospun mats. In the next step, silica NPs (nanoparticles) were introduced to the polymeric solution of electrospinning in the form of an IPA (isopropanol)-based collide solution. The dispersed solution-based addition of silica NPs prevented the aggregation state of NPs in the nanofibers. The addition of silica nanoparticles also changed the thermal and mechanical properties of the ternary composite, which were analyzed in TGA (thermogravimetric analysis) and tensile tests. These results highlight that the hybrid composite leads to a promising new electrospun mat for filtration and bioengineering applications.
Benzer Tezler
- Control of color, molecular order and charge transport in conjugated polymers
Başlık çevirisi yok
ÜNSAL KOLDEMİR
- Nanostructures constructed via self-assembly of nanoparticles using DNA hybridization
DNA hibridizasyonunu kullanarak nanoparçacıkların kendiliğinden bir araya getirilmeleri yoluyla nanoyapıların inşa edilmesi
KEMAL OĞUZ KESEROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
BiyoteknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Bölümü
DOÇ. DR. MUSTAFA CULHA
- Bir toplu taşıma aracının sonlu elemanlar metodu ile dinamik analizi
A dynamic analysis of a public transportation vehicle with finite element method
DENİZ DİLEK FERHAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- 1,5kW IE4 verim sınıfı asenkron motor ve şebeke kalkışlı daimi mıknatıslı senkron motor tasarımları ve performans karşılaştırması
Designs of 1,5kW IE4 efficiency class induction and line start permanent magnet synchronous motors and comparison of their performance
HAKAN GEDİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LALE ERGENE
- Ditiyeno[2,3-b;3',2'-d]Tiyofen ve Tiyeno[2,3-b]Tiyofen temelli organik elektronik ve optoelektronik malzemelerin sentezleri ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation and investigation of the properties of electro and optoelectro active materials based on Dithieno[2,3-b;3',2'-d]Thiophene and Thieno[2,3-b]Thiophene
ŞULE TAŞKIRAN ÇANKAYA