Bor ve grafen katkılı ambalaj malzemesi geliştirilmesi
Development of boron and graphene additive packaging material
- Tez No: 961796
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH AKKURT, PROF. DR. BİLAL DEMİREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, PVA ve grafen türevleriyle geliştirilen kompozit sistemlerin anlaşılmasına katkı sunmayı ve çevreyle uyumlu yeni nesil ambalaj çözümlerinin geliştirilmesine bilimsel altyapı oluşturmayı hedeflemektedir. Bu kapsamda polivinil alkol (PVA) matrisli ve polietilen glikol (PEG) katkılı filmlere grafen oksit (GO), indirgenmiş grafen oksit (rGO) ve bor katkılı indirgenmiş grafen oksit (B-rGO) takviyesi yapılarak bu kompozitlerin yapısal, termal, optik ve mekanik özellikleri sistematik olarak değerlendirilmiştir. Kütlece %10 PVA esaslı matris içerisine %20 oranında PEG ve %0,05–1,5 aralığında GO, rGO veya B-rGO katkılanmıştır. GO, Hummers yöntemiyle sentezlenmiş; rGO, hidrotermal indirgeme ile elde edilmiş; B-rGO sentezinde ise borik asit ile eş zamanlı indirgeme ve bor katkılama gerçekleştirilmiştir. GO, rGO ve B-rGO örneklerinin karakterizasyonu için FTIR, XRD ve XPS analizleri yapılmış, karakterizasyon sonuçları sentezlerin başarılı bir şekilde gerçekleştiğini doğrulamıştır. PVA'ya GO, rGO ve B-rGO katkılarıyla çözelti dökümü yöntemiyle hazırlanan filmlerin FTIR, XRD, SEM ve DSC ile karakterizasyonu yapılmış, UV-Vis spektroskopisi ile optik bariyer performans açısından incelenmiş, mekanik analizler ile çekme dayanımı, kopma uzaması ve Young modülü belirlenmiştir. Karakterizasyon sonuçları katkıların yapıya entegre olmasını doğrularken, GO ve rGO katkılarında DSC analizinde belirgin değişimler gözlemlenmemiştir. Bütün katkılar ile UV bariyeri iyileştirilmiştir. GO katkısı, rijitliği artırmış, ancak yüksek oranlarda aglomerasyon nedeniyle tokluğu düşürerek kırılgan bir yapı oluşturmuştur. rGO katkısı, özellikle %1,5 konsantrasyonda yüksek rijitlik ve tokluğu bir arada sunarak yüksek mekanik performans sergilemiştir. B-rGO katkısı ise hem üstün mekanik denge hem de artırılmış termal kararlılık sergileyerek en umut verici sonuçları vermiştir. Üç sistemde de çekme dayanımı saf PVA düzeyine ulaşamamış, bu durum sınırlı stres transferi ile açıklanmıştır. Bu kompozit filmlerin kazandıkları mekanik ve bariyer özellikler sayesinde, çeşitli gıda ambalajlarında ve çok katmanlı ambalaj sistemlerinde işlevsel ara katmanlar olarak kullanılabilecekleri; böylece çevresel uyumluluk ve fonksiyonel performans açısından modern gıda ambalaj teknolojilerine yenilikçi ve uygulanabilir çözümler sunma potansiyeline sahip oldukları değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
This study aims to contribute to the understanding of composite systems developed with PVA and graphene derivatives and to provide a scientific basis for the development of environmentally compatible next-generation packaging solutions. In this context, graphene oxide (GO), reduced graphene oxide (rGO), and boron-doped reduced graphene oxide (B-rGO) were incorporated into polyvinyl alcohol (PVA)-based films containing polyethylene glycol (PEG), and the structural, thermal, optical, and mechanical properties of these composites were systematically evaluated. A matrix containing 10 wt% PVA was supplemented with 20 wt% PEG and 0.05–1.5 wt% GO, rGO, or B-rGO. GO was synthesized by the Hummers method; rGO was obtained via hydrothermal reduction; and for B-rGO synthesis, simultaneous reduction and boron doping were performed using boric acid. FTIR, XRD, and XPS analyses were performed for the characterization of GO, rGO, and B-rGO samples, and the characterization results confirmed that the syntheses were successfully carried out. Films prepared by solution casting with GO, rGO, and B-rGO additives in PVA were characterized by FTIR, XRD, SEM, and DSC; their optical barrier performance was examined by UV-Vis spectroscopy; and mechanical analyses were performed to determine tensile strength, elongation at break, and Young's modulus. The characterization results confirmed the integration of the additives into the structure, while no significant changes were observed in the DSC analysis for GO and rGO additives. The UV barrier was improved with all additives. The GO additive increased rigidity but, due to agglomeration at high concentrations, decreased toughness, resulting in a brittle structure. The rGO additive, particularly at 1.5% concentration, exhibited high rigidity and toughness simultaneously, thus showing high mechanical performance. The B-rGO additive, on the other hand, provided both superior mechanical balance and enhanced thermal stability, yielding the most promising results. In all three systems, the tensile strength did not reach the level of pure PVA, which was explained by limited stress transfer. Thanks to the mechanical and barrier properties acquired by these composite films, it was evaluated that they can be used as functional interlayers in various food packaging and multilayer packaging systems; thus, they have the potential to offer innovative and applicable solutions to modern food packaging technologies in terms of environmental compatibility and functional performance.
Benzer Tezler
- Ph'a duyarlı renk değiştirebilen biyobozunur filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of ph-sensitive color changing biodegradable films
BUKET YALÇIN ŞAHİN
- Bor ve azot katkılı katmanlı grafen tabakalarının termoelektrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of thermoelectric properties of boron and nitrogen doped layered graphene sheets
CEM KATMA
- Bor katkılı indirgenmiş grafen oksit sentezi ve karakterizasyonu
Boron doped reduced graphene oxide synthesis and characterization
ÜMİT ALTUNTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Niğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Bor katkılı grafen sentezi ve karakterizasyonu: Yapı malzemesinde uygulanabilirliği
Synthesis and characterization of graphene with boron additive: Applicability in building material
GÖKHAN MİRZA DOĞAN
- Süperkapasitörler için bor katkılı grafen/demir (II,III) oksit (Fe3O4) nanokompozitlerin geliştirilmesi ve elektrokimyasal analizi
Development and electrochemical analysis of boron doped graphene/iron (II,III) oxide (Fe3O4) nanocomposites for supercapacitors
NEŞE CEYDA TEKDOĞAN