Polianilin (panı)-kaplanmış MoS2@MNP (manyetik nanoparçacık) kompozitlerin sentezi ve elektromanyetik dalga soğurma kapasitelerinin araştırılması
Synthesis of polyaniline (pani)-coated MoS2@MNP (magnetic nanoparticle) composites and investigation of their electromagnetic wave absorption capacity
- Tez No: 959356
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN AKYILDIZ, PROF. DR. MUSTAFA AKYOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
Bu tez çalışmasında, farklı oranlarda MoS2 partikülleri, Co/Ni manyetik nanoparçacıkları (MNP) ve PANI kaplamadan oluşan kompozitler sentezlenmiş ve mikrodalga frekans aralığında elektromanyetik dalga soğurma performansları incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, dielektrik ve manyetik kayıpların sinerjik etkisini kullanarak düşük kalınlıkta, geniş frekans aralığında etkili ve yüksek performanslı elektromanyetik soğurucu malzemeler geliştirmektir. Bu doğrultuda MoS2 konak yapısı hidrotermal yöntemle sentezlenmiş, Co ve Ni nanoparçacıkları sırasıyla kimyasal reaktantların indirgenmesi yöntemi ve solvotermal yöntemle üretilmiştir. Sonrasında MNP'ler sonikasyon yöntemiyle ağırlıkça %5, 10, 15 ve 20 olacak şekilde MoS2 ile birleştirilmiştir. Ardından anilin monomerinin yerinde polimerizasyonu ile bu birleşimlerin yüzeyi ağırlıkça %25, 50 ve 75 oranlarında PANI ile kaplanmıştır. Son olarak ağırlıkça %70 epoksi matris ve %30 sentezlenen numuneler olacak şekilde nihai kompozitler hazırlanmış ve VNA cihazı ile koaksiyel ve Ku dalga bant kılavuzları kullanılarak soğurma performansları değerlendirilmiştir. Elde edilen veriler hem Co hem de Ni içeren MoS2@MNP birleşimlerinin, tekli bileşenlere kıyasla daha iyi soğurma performansı gösterdiğini kanıtlamıştır. MoS2@Co birleşimlerinde, %15 Co içeren numune, 3 mm kalınlıkta 13,84 GHz frekansta -17,17 dB yansıma kaybı (RLmin) ve 7,51 GHz efektif bant aralığı (EBA) ile en yüksek performansı göstermiştir. MoS2@Ni birleşimlerinde ise en iyi performans, %5 Ni içeren numuneden elde edilmiştir ve bu numune 3 mm kalınlıkta 13,92 GHz frekansta -20,24 dB RLmin ve 4,38 GHz EBA sergilemiştir. PANI kaplaması, iletkenlik kayıplarını artırarak RLmin ve EBA değerlerini belirgin şekilde iyileştirmiştir. En iyi sonuçları sunan ağ. %25 PANI kaplı, ağ. %10 Co + ağ. %90 MoS2 ve ağ. %50 PANI kaplı, ağ. %15 Ni + ağ. %85 MoS2 numuneleri, düşük kalınlıklarda bile geniş frekans aralıklarında -20 dB'nin (%99 soğurma) altında yansıma kayıpları göstermiştir. Co-esaslı numune 3 mm kalınlıkta: 12,21 GHz'de -20,09 dB RLmin ve 9,23 GHz'den başlayarak 18 GHz'e kadar 8,27 GHz EBA'lık bir soğurma performansı ile X (8-12 GHz) bandının yaklaşık %70'ini ve Ku (12-18 GHz) bandının tamamını soğurmuştur. Öte yandan Ni-esaslı numune 3 mm kalınlıkta 10,44 GHz frekansta -24,03 dB RLmin ve ~7,5 GHz'den ~12,6 GHz'e kadar 5,04 GHz EBA'lık soğurma ile C bandının ~%12'sini ve X bandının tamamını kapsayacak şekilde soğurma gerçekleştirmiştir. Çalışmada ayrıca, numunelerin soğurma performansından sorumlu kayıp mekanizmaları sonuçlarla desteklenerek kapsamlı bir biçimde açıklanmıştır. Bu bulgular, tez çalışmasında amaçlanan düşük kalınlıklı, geniş bant aralığında soğurma yapan PANI kaplı MoS2@MNP malzemelerin başarıyla geliştirildiğini ve bu malzemelerin, askeri görünmezlik teknolojileri ve elektromanyetik parazit koruması gibi savunma uygulamaları için yüksek potansiyel sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, composites including various ratios of MoS2 particles, Co/Ni magnetic nanoparticles (MNP) and PANI-coating were synthesized, and their electromagnetic wave absorption performances within the microwave frequency range were thoroughly investigated. The main aim of the study is to develop efficient and high-performance electromagnetic wave absorbing materials with low thickness and wide frequency coverage by leveraging the synergistic effects of dielectric and magnetic losses. For this purpose, the MoS2 host structure was synthesized via hydrothermal method, while Co and Ni nanoparticles were produced using chemical reduction and solvothermal methods, respectively. Subsequently, the MNPs were combined with MoS2 through sonication at weight ratios of 5%, 10%, 15%, and 20%. Following this, the surfaces of the composites were coated with PANI at 25%, 50%, and 75% by weight through in-situ polymerization of aniline monomer. Finally, composites containing 70 wt.% epoxy matrix and 30 wt.% synthesized samples were achieved, and their absorption performances were evaluated using a VNA device with coaxial and Ku waveguide methods. The results demonstrated that MoS2@MNP composites containing both Co and Ni exhibited superior absorption performance compared to single-component systems. Among the MoS2@Co composites, the sample with 15 wt.% Co showed the best performance, achieving a minimum reflection loss (RLmin) of -17.17 dB at 13.84 GHz and an effective absorption bandwidth (EAB) of 7.51 GHz at a thickness of 3 mm. For the MoS2@Ni composites, the highest performance was obtained from the sample containing 5 wt.% Ni, with an RLmin of -20.29 dB at 13.92 GHz and an EAB of 4.38 GHz, also at 3 mm thickness. The PANI coating significantly enhanced both RLmin and EAB values by increasing conductivity losses. The samples (25 wt.% PANI-coated, 10 wt.% Co + 90 wt.% MoS2 and 50 wt.% PANI-coated, 15 wt.% Ni + 85 wt.% MoS2), which delivered the best results, demonstrated reflection losses below -20 dB (>99% absorption) across wide frequency range even at low thicknesses. Specifically, the Co-based sample exhibited an RLmin of -20.09 dB at 12.21 GHz and an EAB of 8.27 GHz extending from 9.23 GHz to 18 GHz, thereby covering approximately 70% of the X band (8-12 GHz) and the entirety Ku band (12-18 GHz). On the other hand, the Ni-based sample showed an RLmin of -24.03 dB at 10.44 GHz and an EAB of 5.04 GHz from ~7.5 GHz to ~12.6 GHz, effectively absorbing about 12% of the C band and the entire X band. In addition, the loss mechanisms taking role in the absorption process were determined and explained comprehensively. These findings confirm that the PANI-coated MoS2@MNP materials developed in this thesis successfully meet the goal of achieving low-thickness, wide-band absorption and offer significant potential for defense-related applications such as military stealth technology and electromagnetic interference shielding.
Benzer Tezler
- Polianilin ve polipirol'ün katyon katkılama ile farklı metaller üzerine elektrokimyasal sentezi ve antikorozif özelliklerinin incelenmesi
Electrochemical synthesis of polyaniline and polypyrrole on different metals via cation doping and examination of their anticorrosive properties
HATİCE ÖZKAZANÇ
- Elektrokimyasal olarak oluşturulacak polianilin (PANI) kaplamanın demirli malzemelerin korozyon davranışları üzerine etkilerinin incelenmesi
Electrochemical synthesis and corrosion performance of polyaniline (PANI)coating on iron substrates
ALİ TUNCAY ÖZYILMAZ
- Polipropilen kumaş/ polianilin/ manyetik parçacık kompozitlerin hazırlanması ve elektromanyetik dalga koruyucu özelliklerinin incelenmesi
Preparation of polypropylene fabric / polyaniline / magnetic particle composites and investigation of electromagnetic shielding effectiveness properties
ALİ ERDEM YÖRÜK
- Çinko kaplanmış karbon çeliğinin Na-okzalat ve Na-tartarat ortamlarında polianilin ve poli o-anisidin ile kaplanarak korozyon direncinin geliştirilmesi
Improvement of corrosion resistance of zinc coated steel with PANI and poly o-anisidine in the Na-oxalate and Na-tartarate medias
KÜBRA ÖZTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiMustafa Kemal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI KARAHAN
- Anilin ve 3,4-metilendioksi anilin'in elektrokimyasal polimer film eldesi ile TiO2 nanopartikül kompozit eldelerinin karşılaştırılması ve anti-korozyon davranışlarının incelenmesi
The comparision of electrocoated polymer films of aniline and 3,4-methylenedioxy aniline together with TiO2 nanoparticule composites and anti-corrosion behaviors
OKAN KALENDAR