Synthesis of carbon-based flexible temperature-controlled semiconductive composites
Karbon esaslı esnek sıcaklık kontrollü yarıiletken kompozitlerin sentezi
- Tez No: 889619
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET POLAT, PROF. DR. HÜRRİYET POLAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemical Engineering, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Bölgesel ısıtma, Kızılötesi ısıtma, Nanokompozitler, Polimer kompozitler, Yarı iletken filmler, Yarı iletkenlik, District heating, Infrared heating, Nanocomposites, Polymer composites, Semiconductor films, Semiconductivity
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde, yarı iletken polimer matrisli kompozitler ve kullanım alanları araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Ayarlanabilir sıcaklık profillerine sahip yarı iletken esnek polimer matrisli kompozitler, robotik, havacılık ve enerji sektörlerinde kullanım alanı bulmaktadır. Ancak karbon nanotüpler, grafen veya metal nanopartiküller gibi pahalı iletken fazlarlara duyulan ihtiyaç nedeniyle üretim maliyeti yüksektir. Bu çalışma, bu tür kompozitlerin üretimi için polidimetilsiloksan matrisinde karbon siyahı ve doğal grafit gibi ucuz iletken malzemelerin kullanılmasını amaçlamaktadır. Kompozitler“Çözelti karıştırma”yöntemiyle (%10 ila %35 metanolde) hazırlandı ve dağılabilirlik, elektriksel iletkenlik, termal tepki ve mekanik ve morfolojik özellikler açısından test edildi. Bu substratların yüzeylerinin ıslanmayan, düşük enerjili yüzeyler (Fowke teorisine göre 26 J/m2) olduğu bulundu; bu nedenle parçacıklar daha yüksek konsantrasyonlarda (>%30) topaklanma eğilimliydiler. Aglomerasyonun olumsuz sonuçlarını ortadan kaldırmak için yüzey aktif madde ilavesi kullanıldı. Karbon içeriğinin ayarlanması iletkenliği 0 ile 10,79 S/m arasında modüle edilmesini sağlamıştır. 3,17 S/m iletkenliğe sahip tipik bir kompozit, 30 V yük altında 49,7°C yüzey sıcaklığı göstermiştir. PDMS ile karşılaştırıldığında kompozitlerin mekanik özellikler olumluydu; optimum iletkenliğe ve sıcaklık tepkisine sahip bir kompozit, çekme mukavemetinde %50'lik bir düşüşe rağmen elastik modülde %97,8 ve yırtılma mukavemetinde %197 artış gösterdi. Çalışma, istenen sıcaklık profillerine sahip yarı iletken esnek kompozitlerin üretiminde önemli ekonomik potansiyelin altını çiziyor.
Özet (Çeviri)
Semiconducting flexible polymer matrix composites with tunable temperature profiles find use in consumer goods, robotics, aerospace, and energy sectors. However, the manufacturing cost is high due to the need for expensive conductive phases, such as carbon nanotubes, graphene, or metal nanoparticles. This study aims to use inexpensive conductive materials, such as carbon blacks and natural graphite in polydimethylsiloxane matrix to manufacture such composites. The composite samples prepared by the solution-mixing approach were tested for dispersibility, electrical conductivity, thermal responsiveness, and mechanical and morphological characteristics. They displayed non-wettable and low-energy surfaces (26 J/m²) and, hence, were prone to agglomeration at high carbon contents (>30%). Surfactant addition was employed to counteract the negative consequences of agglomeration. Adjusting the carbon content could modulate conductivity between 0 and 10.79 S/m. A typical composite with 3.17 S/m conductivity showed a surface temperature of 49.7°C under a load of 30 V. Compared to bare PDMS, mechanical properties were favorable; a composite with optimal conductivity and temperature response showed increases of 97.8% in elastic modulus and 197% in tear strength, despite a 50% decrease in tensile strength. The study highlights significant economic potential in manufacturing semiconductive flexible composites with desired temperature profiles.
Benzer Tezler
- Gazlaştırma yoluyla elde edilen sentez gazından kimyasal üretimine yönelik proses simülasyonu
A process simulation for the production of chemicals from synthesis gas obtained by gasification
OĞUZ ALP KURUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Development of electrodes & electrolytes for high performance and long life supercapacitors
Yüksek performanslı ve uzun ömürlü süperkapasitörler için elektrot ve elektrolit geliştirilmesi
MERT UMUT ÖZKAYNAK
Doktora
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Synthesis of thienothiophene based materials and investigation of their electronic and optoelectronic properties
Tiyenotiyofen bazlı malzemelerin sentezi ve elektronik ve optoelektronik özelliklerinin araştırılması
ESRA ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK
- Synthesis and characterization of strain sensitive multi-walled carbon nanotubes/epoxy based nanocomposites
Gerilmeye duyarlı çok duvarlı karbon nanotüp/epoksi esaslı nanokompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
ABDULKADİR ŞANLI
Doktora
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiTechnısche Unıversıtat Chemnıtz (tuc)Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLFA KANOUN
- Development of laser-induced graphene based flexible thermoelectric generators
Lazerle yazılmış grafen tabanlı esnek termoelektrik cihazların üretilmesi
VALA CAN AŞKAN
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. AHMET YAVUZ ORAL
DOÇ. DR. NİHAN AYDEMİR