Polimer esaslı grafen katkılı yeni nesil iletken nanokompozit malzemelerin üretimi, yapısal özelliklerinin ve iletkenlik karakteristiklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tezin amacı, iletkenliği çok yüksek olan grafenin polimer esaslı kompozit yapıda kullanılarak oluşturulan yapıya iletkenlik özelliği kazandırmaktır. Çalışmada öncelikle grafitten grafen oksit (GO) elde edilmiştir. Elde edilen GO'dan kimyasal yöntem kullanılarak indirgenmiş grafen oksit (RGO) üretilmiştir. Üretilen RGO ağırlıkça %25 oranında poli(akrilonitril-vinil asetat) (P(AN-VAc)) polimeri ile karıştırılmış ve bu karışımdan çok iğneli elektro çekim cihazı ile nano yüzeyler üretilmiştir. Üretilmiş olan GO, RGO ve P(AN-VAc)/RGO nanolif yüzeylerin yapısal özelliklerini belirlemek için çeşitli morfolojik, spektroskopik ve termal analizleri yapılmıştır. Analizler sonucunda GO ve RGO'nun yapılan tüm analizlerde literatür ile uyumlu olduğu görülmüş ve RGO'nun başarılı bir şekilde sentezlendiği anlaşılmıştır. RGO katkısının P(AN-VAc) nanolif yüzeyin özelliklerini bozmadığı aksine daha ince nanolif oluşumu sağladığı ve yüzeyin termal özelliklerini olumlu yönde değiştirdiği anlaşılmıştır. P(AN-VAc)/RGO nanolif yüzeyler farklı çalışma sürelerinde (tur sayısı) üretilmiştir. Üretilen nanolif yüzeylerin bir kısmı spunbond yüzeyler kullanılarak çok nanokompozit malzemelere dönüştürülmüştür. Yapılan performans testleri sonucunda nanolif yüzeyin tur sayısının artmasıyla numune kalınlığı, gramajı, esnekliğinin arttığı ve kat sayısının artmasıyla hava geçirgenliği azaldığı tespit edilmiştir. Son olarak iletkenlik test sonuçları hem tur sayısının hem de kat sayısının artmasıyla iletkenlik değerinin arttığını göstermiştir.

The aim of this thesis was to gain the conductivity property to the composite structures manufactured by using graphene which has very high conductivity. In the study, graphene oxide (GO) was firstly obtained from graphite. The reduced graphene oxide (RGO) was produced from GO by chemical method. The produced RGO (25 %wt.) was mixed with poly (acrylonitrile-vinyl acetate) (P(AN-VAc)) and then nanofiber surfaces are produced from this solution by multi needle electrospinning device. The structural properties of obtained GO, RGO and P(AN-VAc)/RGO nanofiber surfaces were analyzed by some morphological, spectroscopic and thermal methods. It was understood that the analysis results of the GO and RGO were compatible to the literature and RGO was successfully synthesized. The results showed that the addition of RGO did not alter the properties of P(AN-VAc) nanofiber surface. Contrary, it allowed the formation of finer nanofibers and positively changed the thermal properties of surface. P(AN-VAc)/RGO nanofiber surfaces were produced by using different working time (number of laps). Some of them were converted into multilayered nanocomposite materials by using spunbond surfaces. According to the performance test results; thickness, weight per unit area and flexibility of the samples increased with the increasing number of laps while the air permeability reduced with the increasing number of layers. Finally, the results of the conductivity test showed that the conductivity values were increased with the increasing both of the number of laps and number of layers.