Dielektrik uygulamalar için poliviniliden florür (PVDF) tabanlı nanokompozitlerin şekil hafıza özelliklerinin geliştirilmesi
Enhancement of shape memory properties of polyvinylidene fluoride (PVDF) based nanocomposites for dielectric applications
- Tez No: 885300
- Danışmanlar: PROF. DR. NİYAZİ ÖZDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 190
Özet
Günümüz teknoloji koşullarında kullandığımız geleneksel malzemelerin yüksek maliyet, termal kararsızlık, kötü mekanik dayanım, düşük korozyon direnci ve düşük elektriksel iletkenlik, toksisite gibi olumsuz özelliklerinin ortadan kaldırılması ve ihtiyaçlara cevap verebilmesi amacıyla, nano boyutlarda malzemelere yeni özelliklerin kazandırıldığı nanokompozit malzemeler geliştirilmektedir. Poliviniliden florür (PVDF), çok fonksiyonlu özelliklere sahip en önemli floropolimerlerden biridir ve piezoelektrik, piroelektrik, ferroelektrik ve dielektrik alanlarda kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Ancak PVDF'ün şekil hafıza özelliklerinin incelenmesi ile ilgili sınırlı sayıda çalışma mevcuttur. PVDF'ün fonksiyonel özellikleri, kimyasal işlevsellik ve yüzey özelliklerinin geliştirilmesi için nano boyutlu dolgu elemanları ile özellikleri iyileştirilerek kullanım verimliliğinin arttırılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında, dielektrik uygulamalarda sıklıkla kullanılan, PVDF'ün eksikliklerinin üstesinden gelmek ve yüksek performans özelliklerini geliştirmek için PVDF matris içine farklı oranlarda nanopartiküllerin (ZnO, TiO2, Fe3O4,HAp, GO) eklenmesiyle üretilen nanokompozitlerin şekil hafiza özelliklerinin (şekil kararlılığı (Rf) ve şekil hatırlama oranları (Rr)) geliştirilmesi amaçlanmıştır. PVDF ve PVDF matrisli nanokompozitler çözelti döküm yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Üretilen polimer nanokompozitlerin yapısal, kimyasal, morfolojik ve termal özellikleri XRD, FTIR, UV, SEM, EDX, TGA/DTA ve DSC gibi yöntemlerle karakterize edilmiştir. Dielektrik özelliklerin incelenmesinde dielektrik spektroskopi yöntemi kullanılmış, şekil hafıza testlerinde ise sıcaklığa bağlı olarak şekil kararlılığı (Rf) ve şekil hatırlama (Rr) oranları bükülme testleri ile belirlenmiştir. PVDF nanokompozitlerin, α fazından β fazına geçiş sergilediği ve kristalitesinin dolgu oranının artmasıyla arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, nanopartiküllerin PVDF matrisinin dielektrik özelliklerini ve AC iletkenlik özelliklerini iyileştirdiği belirlenmiştir. PVDF ve PVDF kompozitlerinin, sıcaklığa bağlı olarak şekil hafıza özelliği (Rf ve Rr'nin ortalama %90'dan fazla) gösterdiği ise bükülme testleri ile kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
In order to eliminate the negative properties of traditional materials we use in today's technological conditions such as high cost, thermal instability, poor mechanical strength, low corrosion resistance, low electrical conductivity, and toxicity and to meet the needs, nanocomposite materials are being developed in which new properties are imparted to materials at nanoscales. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is one of the most important fluoropolymers with multifunctional properties and has been extensively researched in piezoelectric, pyroelectric, ferroelectric and dielectric fields. However, there are limited studies on the shape memory properties of PVDF. In order to improve the functional properties, chemical functionality and surface properties of PVDF, it is necessary to improve its properties with nanoscale reinforcement elements and increase its usage efficiency. In this thesis, it is aimed to improve the shape memory properties (shape stability (Rf) and shape memory ratios (Rr)) of nanocomposites produced by adding different ratios of nanoparticles (ZnO, TiO2, Fe3O4, HAp, GO) into PVDF matrix in order to overcome the deficiencies of PVDF, which is frequently used in dielectric applications, and to improve its high performance properties. PVDF and PVDF matrix nanocomposites were prepared by solution casting method. The structural, chemical, morphological and thermal properties of the produced polymer nanocomposites were characterized and determined by methods such as XRD, FTIR, UV, SEM/EDX, TGA/DTA and DSC. Dielectric spectroscopy method was used to examine the dielectric properties, and in shape memory tests, shape stability (Rf) and shape memory (Rr) ratios depending on temperature were determined by bending tests. It was observed that PVDF nanocomposites exhibited a phase transition from the α phase to the β phase, and the crystallinity increased with the addition of nanofiller content. Moreover, nanoparticles were found to improve the dielectric properties and AC conductivity of the PVDF matrix. Bending tests demonstrated that PVDF and PVDF composites exhibit shape memory properties (Rf and Rr averaging more than 90%) depending on temperature.
Benzer Tezler
- Thermal drawing of low-dimensional material-integrated triboelectric fibers for healthcare applications
Biyohareket algılama ve sağlık uygulamaları için düşük boyutlu malzemeler entegre triboelektrik fiberlerin termal çizimi
MD SAZID BIN SADEQUE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Dr. MUSTAFA ORDU
- hBN and BaTiO3 reinforced PVDF-HFP matrix piezoelectric nanocomposites for flexible energy storage and harvesting applications
Esnek enerji depolama ve hasadı uygulamaları için hBN ve BaTiO3 takviyeli PVDF-HFP matrisli piezoelektrik nanokompozitler
LEVENT KÖROĞLU
Doktora
İngilizce
2024
EnerjiEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN AY
- Grafen katkılı polimer matrisli piezokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene doupted polymer matrixed piezocomposites
AHMET ÖZBEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
- Grafen katkılı nanolif üretimi ve uygulamaları
Graphene doped nanofiber production and its applications
ÇİĞDEM YENER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiPamukkale ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CUMHUR GÖKHAN ÜNLÜ
DOÇ. DR. LEVENT PARALI
- Alüminyum plaka yüzeyinin mikro ark oksidasyon yöntemiyle nano boyutlu ZrO2 tanecik hapsedilmiş Al2O3 kaplanması ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Coating of the nano-dimensional ZrO2 embedded Al2O3 layer with micro arc oxidation method on the aluminium plate and investigation of the dielectric properties of these layer
ONUR ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI