Radyasyon koruma özellikleri geliştirilmiş polimer kompozit malzemelerin üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of polymer composite materials with enhanced radiation shielding properties
- Tez No: 960331
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İDRİS KARAGÖZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Nükleer Mühendislik, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Nuclear Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Gama radyasyonu, Radyasyon zırhlama, Polimer kompozit, Gamma radiation, Radiation shielding, Polymer composite
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Bu çalışmada, radyasyondan korunmak için bazı polimer kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu hedeflenmektedir. Numuneler radyasyon çeşidi olarak gama radyasyonuna maruz bırakıldı ve gama ışınlarına karşı zırhlama özellikleri değerlendirildi. Bu amaçla polimer kompozit eldesinde matris malzeme olarak epoksi reçine ve akrilonitril bütadien stiren (ABS) polimer kullanıldı, dolgu maddesi olarak ise bakır (Cu), sodyum pentaborat (NaB5O8) ve barit (BaSO4) kullanıldı. Dolgu maddeleri farklı oranlarda polimer matrise eklendi ve kompozit malzemeler elde edildi. İlk çalışmada; epoksi reçineye farklı oranlarda bakır tozu eklendi ve polimer döküm yöntemi ile kompozit elde edildi. Sonraki çalışmada; ABS polimere farklı oranlarda NaB5O8 ve BaSO4 eklendi, ekstrüder ve enjeksiyon makinası kullanılarak kompozit elde edildi. Her iki çalışmada elde edilen polimer kompozit malzemelerin radyasyon koruma özellikleri, mekanik özellikleri, mikroyapı görüntülemeleri ısıl-mekanik özellikleri incelendi ve karakterize edildi. Kompozitlerin, yoğunluk, sertlik (Shore D), parlaklık, su absorpsiyon ve elektriksel iletkenlik özellikleri incelendi, SEM, DSC, TGA, FTIR analizleri gerçekleştirildi. Sonuçlar, %1 ila %4 oranında bakır parçacıkları eklenen Cu/Epoksi kompozitlerde, saf epoksiye kıyasla eğilme mukavemeti ve eğilme elastik modülünün artığını göstermiştir. Cu/Epoksi kompozitlerin radyasyon zırhlama özellikleri 59,5, 661,6 ve 1332,5 keV enerjili gama ışınları için incelenmiş 59,5 keV enerjili gama ışınları için en iyi sonuçları vermiştir. Çalışmada, NaB5O8/ BaSO4/ABS kompozitlerin mekanik özellikleri incelenmiş en iyi darbe dayanımı, çekme mukavemeti ve uzama değerini %20 barit içeren kompozit sergilemiştir. Mekanik testlerden elde edilen sonuçlar, SEM görüntülerinden elde edilen gözlemlerle desteklenmiştir. NaB5O8/BaSO4/ABS kompozitlerin 59,5-1332,5 keV enerji aralığındaki gama ışınları için lineer azaltma katsayısı, yarı kalınlık, onda bir kalınlık ve ortalama serbest yol değerleri incelenmiştir. Ölçüm sonuçlarına göre, 59,5 keV ve 661,6 keV'de 20BaABS numunesi en yüksek lineer azaltma katsayısı değerini sergilerken, 1332,5 keV'de en yüksek değeri 5Na15BaABS numunesi göstermiştir. 59,5 keV enerjide, tüm kompozit örneklerinde yarı kalınlık değerlerinin saf polimerden daha iyi gama zırhlama yeteneğine sahip olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada geliştirilen sistemler literatürde bulunan geleneksel radyasyon tutucu sistemlerle karşılaştırılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the aim was to produce some polymer composites with improved radiation shielding properties and to investigate their radiation shielding properties. Samples were exposed to gamma radiation as a type of radiation and their shielding properties against gamma rays were evaluated. For this purpose, epoxy resin and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) polymer were used as matrix materials in obtaining polymer composites, and copper (Cu), sodium pentaborate (NaB5O8) and barite (BaSO4) were used as fillers. Fillers were added to the polymer matrix at different rates and composite materials were obtained. In the first study, copper powder was added to the epoxy resin at different rates, and the composite was obtained by polymer casting method. In the next study, NaB5O8 and BaSO4 were added to the ABS polymer at different rates, and the composite was obtained using an extruder and injection machine. The radiation shielding properties, mechanical properties, microstructure imaging and thermal-mechanical properties of the polymer composite materials obtained in both studies were examined and characterized. The composites were examined for density, hardness (Shore D), gloss, water absorption and electrical conductivity, and SEM, DSC, TGA and FTIR analyses were performed. In the last study, natural polymers such as chitin, chitosan, hemp seed and hemp fiber were used to shape the composites using the press method and the radiation shielding properties of these natural polymers were examined. The results showed that in Cu/Epoxy composites with 1% to 4% copper particles added, the flexural strength and flexural elastic modulus increased compared to pure epoxy. The radiation shielding properties of Cu/Epoxy composites were examined for gamma rays with energies of 59.5, 661.6 and 1332.5 keV, and the best results were obtained for gamma rays with energies of 59.5 keV. In the study, the mechanical properties of NaB5O8/ BaSO4/ABS composites were examined and the composite containing 20% barite exhibited the best impact strength, tensile strength and elongation values. The results obtained from mechanical tests are supported by the observations obtained from SEM images. The linear attenuation coefficient, half-value layer, tenth-value layer and mean free path values of NaB5O8/BaSO4/ABS composites for gamma rays in the energy range of 59.5-1332.5 keV were examined. According to the measurement results, while the 20BaABS sample exhibited the highest linear attenuation coefficient value at 59.5 keV and 661.6 keV, the 5Na15BaABS sample showed the highest value at 1332.5 keV. At 59.5 keV energy, it was determined that the half-value thickness values in all composite samples had better gamma shielding ability than the pure polymer. The systems developed in the study were compared with the traditional radiation shielding systems in the literature and the results were evaluated.
Benzer Tezler
- Development of ceramic and glass-ceramic shielding materials for protection from ionizing radiation
İyonizan radyasyondan korunmak için seramik ve cam seramik zırhlama malzemelerin geliştirilmesi
ABDULLAH OKYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA ERENTÜRK
- Polymethyl methacrylate yapının farklı iyonizan radyasyon tipleri karşısındaki davranışlarının partikül takviyesiyle değişiminin incelenmesi
Investigation of the change of the behavior of polymethyl methacrylate structure against different types of ionizing radiation with particle reinforcement
HİLAL MACUN ELMALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Development of textile based wall coverings for nuclear protection
Nükleer koruma için tekstil esaslı duvar kaplamalarının geliştirilmesi
ŞÜKRAN KARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA EROL
- Sol-jel yöntemi ile polimerik öncülerden nükleer kalite bor karbür tozların düşük sıcaklıkta üretimi ve radyasyon kalkanı olarak polimer nanokompozitlerde kullanımı
Production of nuclear grade boron carbide powders from polymeric precursors by sol-gel method and their utilization as radiation shield in polymer nanocomposites
SUNA AVCIOĞLU
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİGEN KAYA