Grafen oksit – silika nanohibrit katkılı su bazlı polimerik nanokompozit kaplamaların geliştirilmesi
Development of graphene oxide – silica nanohybrid added water based polymeric nanocomposit coatings
- Tez No: 914801
- Danışmanlar: PROF. DR. HALE BERBER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deniz Bilimleri, Metalurji Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Marine Science, Metallurgical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Yüzeylerin biyokirliliğe karşı dayanıklı olma özelliği, son yıllarda malzeme mühendisliği ve diğer mühendislik disiplinleri için önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Birçok uygulama alanının yanı sıra, özellikle denizcilik sektörü bu konuya büyük önem atfetmektedir. Denizlerde biyokirlilik, çeşitli deniz canlılarının yüzeylere istenmeyen bir şekilde yapışması anlamına gelir. Bu durum, ciddi güvenlik sorunlarına yol açarken, büyük ekonomik kayıplara ve yakıt verimliliği, gemi manevra kabiliyeti ve hızı, motor ömrü ve deniz ekolojik dengesi açısından önemli çevresel sorunlara neden olabilir. Bu problemi çözmek amacıyla geliştirilen ve yaygın olarak kullanılan biyokirlilik önleyici boyalar (anti-fouling paints), başarılı sonuçlar vermekle birlikte, deniz suyuna saldıkları toksik maddeler (biyositler) nedeniyle hedef dışı deniz organizmalarının ölümüne yol açarak ciddi çevresel sorunlara neden olmaktadır. Bu çalışmada deniz taşıtları için biyosit salan kaplamalar yerine farklı yüzey özelliklerine sahip çevre dostu nanohibrit katkılı su bazlı polimerik nanokompozit kaplamalar geliştirilmiştir. Yüzey özelliklerini iyileştirmek amacıyla sol-jel yöntemiyle sentezlenmiş nano silika (SiO2) parçacıklarının yüzeyi 3-aminopropil trietoksisilan (APTES) ile modifiye edilmiştir. Grafen oksit (GO), modifiye Hummers yöntemiyle sentezlenmiştir. Modifiye nano silikalar (SiO2-APTES) ve GO ile reaksiyonu sonucunda GO-SiO2 nanohibrit (N-Hibrit) yapısı elde edilmiştir. Sentezlenen nano yapılar ağırlıkça %0.1, 0.25 ve 0.5 oranında su bazlı epoksi matrisi içerisinde dağıtılarak nanokompozitler hazırlanmış ve düşük karbonlu çelik sac (DKP DC01) yüzeylerine uygulanarak polimerik kaplamalar oluşturulmuştur. Epoksi kaplamaların, optik tensiyometre cihazı ile temas açıları ölçüldüğünde ağırlıkça % 0.25 oranında SiO2-APTES içeren kaplamanın 100.32° derece ile en yüksek temas açısı değerine sahip olduğu görülmüştür. Potansiyostat yardımı ile korozyon akım yoğunlukları (Icorr) ölçülen kaplamalar arasında 0.09 μA.cm-2 değeri ile 0.25 N-Hibrit içeren kaplama en yüksek korozyon dayanımına sahip numune olmuştur. Biyokirlilik direnç testleri de N-Hibrit yapının mikroorganizmaların yüzeye tutunma eğilimini azalttığını göstermiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, nanotanecik türü ve miktarının epoksi nanokompozit kaplamaların özellikleri üzerinde önemli bir rol oynadığını ve N-Hibrit yapının endüstriyel polimerik kaplama uygulamaları için yenilikçi ve dayanıklı bir çözüm potansiyeli taşıdığını ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
The antifouling properties of solid surfaces have become a critical focus in materials and other engineering fields in recent years. These properties hold particular significance in the maritime industry, where marine biofouling the unwanted accumulation of various marine organisms on surfaces poses severe challenges. Such biofouling can lead to safety risks, substantial economic losses, and environmental concerns, including reduced fuel efficiency, diminished ship maneuverability and speed, shorter engine lifespans, and disruptions to marine ecosystems. Although antifouling paints have been widely adopted to address these issues, their reliance on biocides to deter organisms can harm non-target marine life and result in significant ecological damage. In this study, environmentally friendly water-based polymeric nanocomposite coatings with nanohybrid additives having different surface properties were developed instead of biocide-releasing coatings for marine vehicles. In order to improve the surface properties, the surface of nano silica (SiO2) particles synthesized by sol-gel method was modified with 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES). Graphene oxide (GO) was synthesized by modified Hummers method.As a result of the reaction of modified nano silicas (SiO2-APTES) and GO, GO-SiO2 nanohybrid (N-Hybrid) structure was obtained. The synthesized nanostructures were dispersed in water-based epoxy matrix at 0.1, 0.25 and 0.5% by weight to prepare nanocomposites and applied to low carbon steel sheet (DKP DC01) surfaces to form polymeric coatings. When the contact angles of the epoxy coatings were measured with an optical tensiometer device, it was observed that the coating containing 0.25% SiO2-APTES by weight had the highest contact angle value with 100.32° degrees. Among the coatings whose corrosion current densities (Icorr) were measured with the help of a potentiostat, the coating containing 0.25 N-Hybrid was the sample with the highest corrosion resistance with a value of 0.09 μA.cm-2. Biofouling resistance tests also showed that the N-Hybrid structure reduced the tendency of microorganisms to adhere to the surface. The results obtained in this study revealed that the type and amount of nanoparticles play an important role on the properties of epoxy nanocomposite coatings and the N-Hybrid structure has the potential to be an innovative and durable solution for industrial polymeric coating applications.
Benzer Tezler
- Nanohibrit katkılı nanokompozit hidrojellerin sentezi ve kontrollü ilaç salım sistemlerinde uygulanması
Synthesis of nanohybrid doped nanocomposite hydrogeis and their application in controlled drug release systems
GÜLŞEN ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERAP DERMAN
DOÇ. DR. HALE BERBER
- Su örneklerindeki metal iyonlarının tayini için silika nanopartikül kaplı grafen oksitin katı faz ekstraksiyon sorbenti olarak kullanımı
The use of silica nanoparticle coated graphene oxide as a solid phase extraction sorbent for the determination of metal ions in water samples
KADİR SEVAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH AKDOĞAN
- Antikanser ilaç salımı için indirgenmiş grafen oksit/silika kompoziti sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of reduced graphane oxide/silica composite for anti-cancer drug delivery system
TUĞBA OKUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜGE SARI YILMAZ
- Soğurma uygulamaları için yeni malzeme geliştirilmesi; grafen oksit katkılı silika jel
New meterial development for sorption; grafen oxide added silica gel
ALİ GÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GAMZE GEDİZ İLİŞ
DOÇ. DR. DOĞUŞ ÖZKAN
- Jel tipi kurşun asit akülerde grafen oksit esaslı malzemelerin katkı maddesi olarak kullanılması
Use of graphene oxide based materials as additives in gel type lead acid batteries
ABDULMECİT MANSUROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN GENÇTEN