Geri Dön

INTERPHASE AND PARTICLE DISPERSION CORRELATIONS IN POLYMERNANOCOMPOSITES

POLİMER NANOKOMPOZİTLERDE İNTERFAZ VE PARÇACIK DAĞILIMI İLİŞKİLERİ

  1. Tez No: 799770
  2. Yazar: ERKAN ŞENSES
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. PINAR AKCORA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Stevens Institute of Technology
  10. Enstitü: Yurtdışı Enstitü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 241

Özet

Polimer matrislerdeki parçacık dağılımı, polimer nanokompozitlerin mekanik performansını etkileyen önemli bir parametredir. Parçacık dağılımını kontrol etmek ve büyük kesme ve sıcaklık değişimleri altında kompozitlerin yaşlanmasını anlamak, biyotıptaki çeşitli uygulamalar, yüksek oranda takviye edilmiş malzemeler ve daha da önemlisi adaptif mekanik tepkilere sahip polimer kompozitler in proses koşullarını ve ömrünü belirler. Bu tez, itici etkileşimli kompozitlerde deformasyon altında partikül dağılımının değiştiği ve çekici etkileşimli kompozitlerde çok sayıda salınımlı kesme ve bekleme döngüsünden sonra partiküllerin iyi dağılımının korunduğu iki kitle sisteminde partiküller ve polimer matrisler arasındaki interfaz katmanlarının rolünü araştırmaktadır. Kesme deformasyonu altındaki çekici etkileşimli kompozitlerdeki zincir desorpsiyonu ve tekrar adsorpsiyon işlemlerinin, kitle mikroskobik mekanik özellikleri efektif bir şekilde artırabildiği ve uzun adsorbe edilmiş katman zincirlerinin daha yoğun bir dolaşık interfaz katmanına yol açtığı gösterilmiştir. Ek olarak, parçacıkların interfazdaki dolaşma etkisini desteklemek için homopolimer zincirlerin bimodal uzunluklarıyla fiziksel olarak adsorbe edildiği deneyler tasarlanmıştır. Bimodal polimer kaplanmış zincirlerin arayüzey gücünü iyileştirdiği ve parçacık yüklemesini, dağılım durumunu veya polimer konformasyonunu değiştirmeden kompozitlerin elastik özelliklerini ayarlamak için kullanılabileceği gösterilmiştir. Son olarak, dinamik asimetrinin (polimer karışımlarındaki farklı gevşeme davranışları) ve interfaz tabakasındaki kimyasal heterojenliğin rolü, poli(etilen oksit) matris içinde dağılmış poli(metil metakrilat) ile kaplanmış silika nanoparçacık sistemlerinde araştırılmıştır. Bu tür nanokompozitlerin, her iki polimerin camsı geçişlerinin üzerindeki sıcaklıklarda benzersiz termal güçlenme davranışı sergilediği gösterilmiştir. Bu ilginç bulgular, çekici etkileşimli parçacık yüzeyleri üzerindeki polimerler için mevcut camsı tabaka teorilerinin aksine, yüzeye bağlı polimerin hareketli olmasının polimer nanokompozitlerde mekanik takviye için gerekli olduğunu göstermektedir. Gösterilen termal olarak indüklenen mekanik sertleşme davranışı tersine çevrilebilirdir ve bu arayüzey mekanizması duyarlı olmayan bileşenlerden yeni aktif, uzaktan kontrol edilebilir malzeme tasarımları için oldukça dikkat çekicidir.

Özet (Çeviri)

Particle dispersion in polymer matrices is a major parameter governing the mechanical performance of polymer nanocomposites. Controlling particle dispersion and understanding aging of composites under large shear and temperature variations determine the processing conditions and lifetime of composites which are very important for diverse applications in biomedicine, highly reinforced materials and more importantly for the polymer composites with adaptive mechanical responses. This thesis investigates the role of interphase layers between particles and polymer matrices in two bulk systems where particle dispersion is altered upon deformation in repulsive composites, and gooddispersion of particles is retained after multiple oscillatory shearing and aging cycles in attractive composites. We demonstrate that chain desorption and re-adsorption processes in attractive composites under shear can effectively enhance the bulk microscopic mechanical properties, and long chains of adsorbed layers lead to a denser entangled interphase layer. We further designed experiments where particles are physically adsorbed with bimodal lengths of homopolymer chains to underpin the entanglement effect in interphases. Bimodal adsorbed chains are shown to improve the interfacial strength and used to modulate the elastic properties of composites without changing the particle loading, dispersion state or polymer conformation. Finally, the role of dynamic asymmetry (different mobilities in polymer blends) and chemical heterogeneity in the interphase layer are explored in systems of poly(methyl methacrylate) adsorbed silica nanoparticles dispersed in poly(ethylene oxide) matrix. Such nanocomposites are shown to exhibit unique thermal stiffening behavior at temperatures above glass transitions of both polymers. These interesting findings suggest that the mobility of the surface-bound polymer is essential for reinforcement in polymer nanocomposites, contrary to existing glassy layer theories for polymers on attractive particle surfaces. The shown thermallyinduced stiffening behavior is reversible and makes this interfacial mechanism highly attractive in developing new active, remotely controllable engineered materials from nonresponsive components.

Benzer Tezler

  1. Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites

    Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi

    ELİFTEN SEMERCİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN

    DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ

  2. Impact modified polystyrene based nanocomposites

    Darbe dayanımı iyileştirilmiş polisitiren bazlı nanokompozitler

    CANAN ESMA YENİOVA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. ERDAL BAYRAMLI

    PROF. DR. ULKU YILMAZER

  3. Mathematical modeling of supercritical fluid extraction of biomaterials

    Biyomalzemelerin süperkritik akışkanlarla ekstraksiyonunun matematiksel modellenmesi

    HALİL İBRAHİM ÇETİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MERYEM ESRA YENER

    DOÇ. DR. HAKAN IŞIK TARMAN

  4. Zirkonya esaslı refrakter kompozitlerin üretim parametrelerinin geliştirilmesi

    Improvement of parameters for production of refractory composites based on zirconia

    ÇAĞATAY DURMUŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER SERDAR ÖZGEN

  5. Dynamics of interface reactions and metastable phases in mixed aluminate structures

    Arayüzey tepkimeleri ve yarıkararlı fazların karışık alüminat yapılarındaki dinamiği

    YASEMİN AKYOL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Mühendislik BilimleriSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN