Molecular dynamics simulations of GR/GO-polyurethane/polyurea nanocomposites
GR/GO-poliüretan/poliüre nanokompozitlerinin moleküler dinamik simülasyon yöntemleri ile incelenmesi
- Tez No: 899207
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EROL YILDIRIM, DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Grafen/grafen oksit-poliüretan/poliüre nanokompozitleri, poliüretan ve poliürelerin (matris) sağladığı çok yönlü özelliklerle, gelişmiş özelliklere sahip grafen ve grafen oksit (dolgu malzemesi) yapılarını birleştirmeleriyle endüstride birçok alanda kullanılabilme potansiyellerine sahiptirler. Poliuretan ve poliüre yapılarının endüstride çokça kullanılması ve grafen/grafen oksit ile güçlendirilmesi literatürde birçok yayında gösterilmesine karşın dolgu malzemesi ile polimer matris yapıları arasındaki etkileşim ve güçlendirme mekanizması atomik seviyede kesin olarak bilinmemektedir. Bu tez, bahsedilen nanokompozitlerin gelişmiş mekanik özelliklerinin açıklanmasını amaçlamaktadır. Bu nedenle çalışma, farklı sert ve yumuşak segmentlerin, dolgu malzemesi üzerindeki farklı oksijen yüzdelerinin, kullanılan dolgu malzemesi konsentrasyonu ve arayüzey etkileşimlerinin etkisini araştırmaktadır. Çeşitli matrislerle farklı oksijen yüzdelerine sahip dolgu malzemesi, kapsamlı analizlerde kullanılmak üzere modellenmiştir. Ab-initio ve klasik hesaplama seviyelerinde etkileşim enerjileri, klasik karışma enerjileri ve Young modülü değerleri, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ve Moleküler Dinamik (MD) simülasyonlar yöntemleriyle hesaplanmıştır. Dolgu malzemesinin kendisiyle olan etkileşimleri ve topaklanması bu malzemeleri kısıtlayan asıl etkilerdir. Yapıların kontrolüyle dolgu malzemesi-matris etkileşimi arttırılması ve dolgu malzemesi üzerindeki fonksiyonel grupların arttırılmasıyla kendisiyle yaptığı etkileşim düşürülerek bu etkiler azaltılabilmektedir. Dolgu malzemesi-matris arasında güçlü bir etkileşim elde edebilmek için oksijen/karbon oranı, fonksiyonel grup çeşitleri ile bunların grafen oksit üzerindeki dağılımları ve buna uygun polaritede polimer seçimi optimize edilmelidir. Bu nedenle, polimer segmentlerinin polaritesi, grafen oksit üzerindeki oksijen miktarı ve dolgu malzemesiyle polimer arasındaki hidrojen bağı oluşturabilme kapasiteleri en önemli parametrelerdir.
Özet (Çeviri)
Graphene/graphene oxide-polyurethane/polyurea nanocomposites hold great potential in industrial applications by combining the versatile attributes of polyurethane/polyurea (matrix) with enhanced properties of graphene and graphene oxide (nanofiller). Even though polyurethane and polyureas are widely used in industry and graphene/graphene oxide reinforcement is shown in many studies in literature, the interaction and reinforcement mechanism between the nanofiller and polymer matrix is not clearly demonstrated at the molecular level. This thesis aims to elucidate enhanced mechanical properties of these nanocomposites. Therefore, it focuses on the effect of different hard and soft segments in polyurethane/polyurea structures, oxygen ratios in the nanofiller, nanofiller concentration, and interfacial interactions. Various matrices alongside varying oxygen percentages of nanofiller are modeled and simulated for comprehensive analysis. Interaction energies at ab initio and classical levels, classical mixing energies, and Young's modulus values are calculated using Density Functional Theory (DFT) and Molecular Dynamics (MD) simulation methods. It is demonstrated that the self-interaction and aggregation of the nanofiller are the main limitations. It can be mitigated by increasing nanofiller-polymer interaction through structural control and decreasing the self-interaction of the nanofiller via functional groups on the surface. Oxygen/carbon ratio, functional group type, and their distribution on the graphene oxide, and selection of polymers with appropriate polarity for this graphene oxide should be optimized to obtain a strong interaction between the nanofiller and the matrix. Therefore, the polarity of the polymer segments, oxygen content on the graphene oxide, and hydrogen bonding capabilities between the nanofiller and polymer are determined as the most critical parameters.
Benzer Tezler
- Grafen-nikel katmanlarından oluşan nano-kirişlerin titreşim analizi
Vibration analysis of nano-beams consisted of graphenenickel layers
SADRETDİN YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHSİN GÖKHAN GÜNAY
- Molecular dynamıcs analyses and experımental ınvestıgatıon ın the effects of the nanoaddıtıves on the thermo-mechanıcal propertıes and fracture toughness of bıodegradable polylactıc thermoplastıc
Parçalanabilen polilaktik asit termoplastiklere nano katki maddelerinin ilavesinin termo-mekanik özellikleri̇ ve kırılma tokluğu üzerindeki etkilernin moleküler dinamik analizleri ve deneysel olarak incelenmesi
BURÇAK ZEHİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM BOĞA
DR. ÖĞR. ÜYESİ MIRSADEGH SEYEDZAVVAR
- Atmosferik sınır tabakanın yüksek mertebe kapama yöntemi ile bir boyutlu modellenmesi
Başlık çevirisi yok
ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ
- Erozif yanmanın katı yakıcı-yakıtlı roket motoru performansına etkisinin incelenmesi
A Study of effect of erosive burning to solid propellant rocket motor performance
VELİ ÇELİK
- Bazı abiyotik streslerin prolinle desteklenen turunçgil anacı çöğürleri üzerine morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal etkileri
Morphological, physiological and biochemical effects of some abiotic stresses on proline-supported citrus rootstocks
ZEYNEP ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
ZiraatAkdeniz ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLHAMİ TOZLU