Farklı çevre koşullarında polietilen bazlı Bi2O3 ile güçlendirilmiş nanokompozit şeritlerin dielektrik, mekanik özelliklerinin incelenmesi ve yapay zeka ile tahmini
Investigation of dielectric and mechanical properties of polyethylene based Bi2O3 reinforced nanocomposite strips in different environmental conditions and estimation with artificial intelligence
- Tez No: 809426
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEYNEP GÜVEN ÖZDEMİR, PROF. DR. KADİR ESMER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Bu tezde, iki polietilen matrisin elektrik ve mekanik özelliklerini geliştirmeye yönelik olarak ilgili matrisleri Bi2O3 nano parçacıkları ile güçlendirerek çok işlevli nano kompozit malzeme üretmeye odaklanılmıştır. Bu doğrultuda, en yaygın kullanılan polietilen çeşitlerinden olan alçak yoğunluklu polietilen (LDPE) ile yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) seçilmiştir. Bu polimerlere solvotermal yöntem ile sentezlenen Bi2O3 nano parçacıkları ilave edilerek nano kompozit filmler üretilmiştir. Bi2O3 parçacıkları ve üretilen nano kompozitler çeşitli yöntemlerle karakterize edilmiştir. Kompozitlerin frekansa bağlı elektriksel özellikleri 𝜀′ ve 𝜀′′ bağlamında incelenmiştir. Bi2O3 katkısı LDPE ve HDPE'nin mekanik dayanımını geliştirirken; sadece LDPE'nin enerji depolama kabiliyetini iyileştirmiştir. Ardından, deneysel olarak üretilmemiş ve ağırlıkça farklı Bi2O3 içeren HDPE temelli nano kompozitlerin 𝜀′ ve 𝜀′′ parametreleri makine öğrenmesi ile tahmin edilmiştir. Ayrıca, gerek saf polimer matrislerin gerekse de dielektrik ve mekanik özellikler açısından optimum katkı olan %0,5 Bi2O3 katkısı için sıcaklık, nem ve ışık etkisiyle dielektrik ve mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Sıcaklık ve nemin, saf LDPE ve saf HDPE'nin elektriksel polarizasyonunu azalttığı gözlenmiştir. Diğer taraftan, yaşlandırma sürecinin saf LDPE'nin mekanik dayanımını arttırırken; HDPE'nin mekanik dayanımını olumsuz etkilediğini göstermiştir. LDPE/%0,5 Bi2O3 nano kompozitinin artan nem ile enerji depolama yeteneğini geliştirirken, artan sıcaklık ile 𝜀′ düşmüştür. Mekanik dayanımı ise sıcaklığın artmasıyla azalmıştır. Gerek deneysel gerekse de makine öğrenme verileri ele alındığında, saf HDPE ve HDPE matrisli nano kompozitlerin sıcaklık, nem ve ışık gibi çevresel koşullara dayanıklı dielektrik ve mekanik özellikleri ile gelecekteki kompozit endüstrisinde büyük ölçüde yer alacağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, it was focused on producing multifunctional nanocomposite materials by reinforcing the matrices with Bi2O3 nanoparticles to improve the electrical and mechanical properties of two polyethylene matrices. In this context, low-density polyethylene (LDPE) and high-density polyethylene (HDPE), which are the most widely used polyethylene types, were chosen. Nanocomposite films were produced by adding Bi2O3 nanoparticles synthesized by solvothermal method to these polymers. Bi2O3 particles and the obtained nanocomposites were characterized by various methods. The frequency dependent electrical properties of the composites were investigated in terms of ε' and ε''. While Bi2O3 doping improved the mechanical strength of LDPE and HDPE it was only developed the energy storage ability of LDPE. Then, 𝜀′ ve 𝜀′′ parameters of HDPE based nanocomposites that were not produced experimentally and includes with different Bi2O3 by weight were estimated by machine learning. In addition, the dielectric and mechanical properties of both pure polymer matrices and 0.5% Bi2O3, which is the optimum additive in terms of dielectric and mechanical properties, were experimentally investigated under the influence of temperature, humidity and light. It was observed that temperature and humidity reduced the electrical polarization of pure LDPE and pure HDPE. On the other hand, it was shown that the aging process increased the mechanical strength of pure LDPE while it negatively affected the mechanical strength of HDPE. The energy storage ability of LDPE/0.5% Bi2O3 nanocomposite improved with increasing humidity, while 𝜀′ decreased with increasing temperature. The dielectric constant also decreased with temperature. The mechanical strength decreased with increasing temperature. Considering both experimental and machine learning data, it is thought that pure HDPE and HDPE matrix nanocomposites with dielectric and mechanical properties resistant to environmental conditions such as temperature, humidity and light will have a great place in the future composite industry.
Benzer Tezler
- Termal oksidasyon işleminin geri dönüştürülmüş polietilende okso-biyobozunurluğuna etkisinin farklı çevre koşullarında incelenmesi
Investigation of the effect of thermal oxidation process on the oxo-biodegradability of recycled polyethylene in various environmental conditions
SEMANUR YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU DİDEM ÇORBACIOĞLU
- EPDM-polietilen malzemelerinin yapışma davranışının incelenmesi
Investigation of adhesion behavior of EPDM-polyethylene materials
GÜRKAN GÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HACI ABDULLAH TAŞDEMİR
- Enviromentally friendly functionalized knitting fabrics with finishing technique
Apre tekniği ile fonksiyonelleştirilmiş çevre dostu örme kumaşlar
SULTAN KANBER
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT KIVANÇ ŞAHİN
- Taze meyve ve sebzelerin ambalajlanmasında kullanılmak üzere poliüretan ve poliolefin bazlı çok katmanlı ve kompozit film üretimi
Produce multi-layered and composite films based on polyurethane and polyolefin for the packaging of fresh fruits and vegetables
TİLBE BENZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRBÜZ GÜNEŞ
- Yazdırılabilir piller için açık atmosferde kararlı polietilen oksit esaslı polimer elektrolitlerin geliştirilmesi
Development of air-stable polyethylene oxide based polymer electrolytes for printable batteries
BEYZA BATU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR