Synthesis and characterization of silica aerogels as novel thermal insulation materials – experimental and computational determination of thermal conductivity
Yenilikçi bir yalıtım malzemesi olarak silika aerojellerin üretilmesi ve karakterizasyonu – ısıl iletkenlik katsayılarının deneysel ve hesaplamalı belirlenmesi
- Tez No: 710727
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİLAY GİZLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Isı yalıtımı, Yüzey hidrofobisitesi, Heat insulation, Surface hydrophobicity
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez projesi, silika aerojellerin, potansiyel bir ısı yalıtım malzemesi olarak hafif, dayanıklı, monolitik ve hidrofobik bir yapıda üretimine yönelik yenilikçi bir yaklaşım geliştirmeyi hedeflemektedir. Bu amaçla silika aerojellerin ortam koşullarında sol-jel yöntemiyle sentezine ilişkin üç farklı yaklaşım incelenmiştir. Bu yaklaşımlar; kurutma sırasında kontrol ajanı ilavesi, silika yüzeylerinin sililasyonla hidrofobik hale getirilmesi ve kendiliğinden hidrofobik aerojellerin eşjelleşme yöntemiyle sentezlenmesidir. İzlenen farklı yaklaşımlar arasından eş-jelleşme yöntemiyle üretilen aerojellerin hafif ve monolit yapı (ρ= 0.092 g⁄(〖cm〗^3,φ=95.8%)), yüksek termal dayanım (700℃) ve hidrofobik özellik (θ>120°) gösterdiği görülmüştür. Üretilen aerojellerin ısıl yalıtım başarımları deneysel ölçümlerle ortaya çıkarılmış (λ=42-47 mW⁄(mK)) ve sonuçların literatürdeki muadilleri ile rekabet edebilecek düzeyde olduğu görülmüştür. Aerojel içindeki ısı transfer mekanizmaları teorik modellerle incelenmiştir ve baskın transfer mekanizmasının malzeme yoğunluğu ve mikroyapısı ile ilişkili olduğu sonucuna varılmıştır. Düşük yoğunluklu aerojellerde gaz ısı iletiminin, yüksek yoğunluklu aerojellerde ise katı iletiminin baskın mekanizma olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, termal iletkenlik hesaplamalarında birleştirme modunun tahmin doğruluğu üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis project aims to produce silica aerogels as a potential thermal insulation material in a lightweight, durable, monolithic and hydrophobic structure. For this purpose, three different approaches for the synthesis of silica aerogels by sol-gel method under ambient conditions were investigated. These approaches are; the incorporation of drying controlling agent, hydrophobization of the silica surface by silylation and synthesis of in-situ hydrophobized aerogels by co-gelation method. Among these approaches, the aerogels produced by co-gelation method exhibited a light and monolithic structure (ρ= 0.092 g⁄(〖cm〗^3,φ=95.8%)), high thermal resistance (700℃) and hydrophobic properties (θ>120°). The thermal insulation performances of the produced aerogels were revealed by experimental measurements (λ=42-47 mW⁄(mK)) and it was seen that the obtained results could compete with their counterparts in the literature. The heat transfer mechanisms in aerogels were investigated with theoretical models. It was concluded that the dominant transfer mechanism was related to the material density and microstructure. It was determined that the dominant transfer mechanism is the gaseous heat conduction in low density aerogels and solid conduction in high density aerogels. It was also concluded that the coupling mode has a direct effect on the prediction accuracy in thermal conductivity calculations.
Benzer Tezler
- Yüksek ısı yalıtımı sağlayan esnek aerojel yapıların üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of flexible aerogel structures providing high heat insulation
ABDULLAH TAV
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Uludağ ÜniversitesiPolimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM AKYILDIZ
DOÇ. DR. YAHYA ÖZ
- Farklı başlangıç maddeleri kullanılarak sol-jel yöntemiyle monolitik silika aerojel ve silika aerojel sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of monolithic silica aerogel and silica aerogel with sol-gel method by using different starting materials
YELİZ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HABİBE CANAN CABBAR
- Silika temelli aerojellerin sol-jel yöntemi ile sentezi ve yapısal özelliklerin incelenmesi
Synthesis of silica based aerogels by sol-gel method and investigation of structural properties
NEVİN KARAMAHMUT MERMER
Doktora
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
- Silis kumu, feldspat ve tetraetilortosilikattan sol-jel yöntemi ile silika aerojel sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis of silica aerogel with silica sand, feldspar and tetraethylortosilicate by sol-gel method and characterization
DUYGU GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. CANAN CABBAR
- Gliserol ve karbondioksitten gliserol karbonat üretiminde kullanılmak üzere ZIF-8/nikel yüklü aerojel (silika ve alümina) katalizör sentezi, karakterizasyonu ve performansının incelenmesi
Investigation of ZIF-8/nickel loaded aerogel (silica and alumina) catalyst synthesis, characterization, and performance for use in the production of glycerol carbonate from glycerol and carbon dioxide
GAMZE ÖZÇAKIR
Doktora
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇAĞLAYAN AÇIKGÖZ