Alüminyumun elektriksel özelliklerinin ve korozyondayanımının grafen kaplama ile artırılması vegeleneksel kaplama yöntemleri ile kıyaslanması
Enhancing aluminum's anticorrosive and electrical properties bygraphene coating and comparing withconventional coating methods
- Tez No: 694517
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇEVİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Grafen, 2010 yılında keşfedilmesinin ardından, üstün elektriksel, mekanik, termal ve paslanma önleyici özellikleri sayesinde insanlık tarafından büyük bir ilgi gördü. Mevcut tüm seçeneklerden daha üstün olan sıradışı özellikleri sayesinde, bilimadamları grafenin potansiyeline ulaşabilmek ve onu endüstri seviyesinde kullanılabilir bir seçenek haline getirebilmek için çalıştılar. Alüminyum, elektrik enerjisi dağıtım sektöründe bakırdan sonra en çok kullanılan busbar malzemesidir. Bakırın aksine alüminyum, korozyon dayanımı için kaplanmaya ihtiyaç duyar. Alternatif akım, iletim esnasında, iletken malzemenin yüzeylerinde yoğunlaşır; bu nedenle, iletken yüzeylerinde oluşacak korozyonun engellenmesi çok mühimdir. Günümüzde, alüminyum busbar için kalay, nikel, gümüş, epoksi ve polimer bazlı kaplamalar gibi bir çok kaplama seçeneği bulunmaktadır. Sadece gümüş kaplama, alüminyum busbarın başlangıç iletkenlik değerini artırabilirken, maliyeti dolayısıyla sadece gerçekten ihtiyaç duyulduğunda uygulanması tercih edilmektedir. Bu çalışmada, alüminyum malzemenin elektriksel direncini düşürmek ve onu aşındırıcı ortamlardan korumak için tek tabaka grafen kaplanması amaçlanmıştır. Bu yöntem ile, alüminyum busbarın başlangıç iletkenliği yükseltilebilir ve korozyona karşı dayanımı geliştirilebilir. Geliştirilmiş korozyon dayanımı, alüminyum busbarın elektriksel özelliklerinin uzun süre boyunca korunmasını sağlamak anlamına gelmektedir. Tek tabaka grafen bakır film üzerinde kimyasal buhar biriktirme (CVD) metodu ile sentezlenmiş ve alüminyum numunelerin üzerine transfer edilmiştir. Kaplama işleminin bitmesinin ardından Raman spektrometresi, elektriksel iletkenlik testi ve ıslanabilirlik testi ile numune karakterizasyonu yapılmıştır. Daha sonra, numuneler NaCl çözeltisi ile aşındırıcı ortama tabii tutulmuştur. Bu sayede malzemenin uzun dönem performansı ve dayanıklılığı incelenmiştir. Sonuçlar, tek tabaka grafenin CVD metodu kullanılarak başarı ile sentezlendiğini göstermektedir. Alüminyum numunenin yüzey direnci çıplak alüminyuma oranla 33 kat, kalay kaplı alüminyuma oranla ise 10 kat azalarak çarpıcı bir sonuç ortaya çıkarmıştır. Islanabilirlik testlerinde, çıplak ve kalay kaplı alüminyum numunelerden yaklaşık 17° daha yüksek yüzey temas açısı elde edilmiştir. Korozyon testinden sonra dahi, grafen kaplı numuneler bu üstünlüklerini korumayı sürdürmüştür. Ancak, grafen kaplı numunelerin yaklaşık yarısı, yüzeydeki grafen tabakasında oluşan bozulmalardan dolayı bahsedilen özelliklerini koruyamamıştır ve bütün numuneler arasında en kötü sonuçları göstermişlerdir.
Özet (Çeviri)
After 2010, when graphene is discovered, there have been respectable attractions to the graphene by humankind because of its great electrical, mechanical, thermal, anticorrosive capabilities. With its extraordinary properties which are superior to all available options, scientist tried to achieve its potential and make it an industry level option. Aluminum is the second most widely used material as a busbar in the electrical energy distribution industry after copper. Unlike copper, it needs coating to prevent corrosion. Alternating current tends to intensify at the surfaces of conductors, therefore preventing the surface of conductors from corrosion is crucial. At the present time, there are several coating options for aluminum busbars including tin, nickel, silver, epoxy and polymer-based materials. Only silver tends to increase the busbars initial conductivity but it is only preferred when it is truly necessary, because of its cost. In this study, it is aimed to reduce the resistance of aluminum material and protect it from corrosive environment by coating a single layer graphene over it. With this method, initial conductivity of aluminum busbar can be amplified and anti-corrosive property can be improved. Improved corrosion resistance means preserving aluminum busbar's electrical properties over long times. Single layer graphene is synthesized over the copper film with chemical vapor deposition (CVD) method and transferred onto aluminum samples. After the coating process is finished, characterization is done with Raman spectroscopy, electrical resistance and wettability tests. Then, corrosive conditions were applied to the samples with NaCl solution to investigate long term reliability and performance. The results show that, single layer graphene is synthesized successfully with CVD method. Surface resistance of aluminum samples decreased remarkably by achieving 33 times less resistance compared to bare aluminum and 10 times less resistance compared to tin coated aluminum. In wettability tests, about 17° higher contact angles than uncoated and tin coated aluminum samples were achieved. Even after the corrosion test, graphene coated samples succeeded to preserve their transcendencies. However, about half of the graphene coated samples couldn't preserve their properties because of the defects on graphene layers and performed worst among all samples.
Benzer Tezler
- Alüminyum matrisli rGO takviyeli kompozitlerin üretimi
Production of aluminum matrix rGO reinforced composites
YAKUP PEHLİVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN GÜL
- AZ91D magnezyum alaşımının mikro ark oksidasyonu ve mühürleme yöntemi ile yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi
Improving surface properties of AZ91D magnesium alloys by using mi̇cro arc oxidation and sealing methods
ESRA SENER AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Investigation of wetting and physical properties of (96.5-x)Sn-2Ag-0.5Cu-1In-(x)Al quinary lead-free solder alloy systems
(96.5-x)Sn-2Ag-0.5Cu-1In-(x)Al beşli kurşunsuz lehim alaşımı sistemlerinin ıslatma ve fiziksel özelliklerinin araştırılması
MASOUD GIYATHADDIN OBAID
Doktora
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET MUSTAFA ERER
- Fabrication of vanadium and niobium borides via milling-assisted solid state synthesis methods and sintering techniques
Vanadyum ve niyobyum borürlerin öğütme destekli katı hal sentezleme yöntemleri ve sinterleme teknikleri ile üretimi
ÖZGE BALCI
Doktora
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. İSMAİL DUMAN
- Karbon nanotüp katkılı çinko oksit kompozitlerin üretimi ve elektriksel özellikleri
Production of zinc oxide compozite, reinforced with carbon nanotube, and electrical properties
MUHAMMET GÖKHAN ALBAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiFırat ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAN EVİN