Piroteknik uygulamalar için metal - organik kafes (MOF) yapılı enerjetik malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında piroteknikler olarak bilinen havaifişek, gaz bombası vb. türünde enerjetik malzemelerin daha önce uygulanmamış bir yöntemle sentezlenmesi amaçlanmıştır. Bu yaklaşımda başlangıç malzemeleri katı halde MOF iskeletinde bir kafes içinde birbine bağlı bulunmaktadır, piroteknikler için önemli girdiler olan yakıt ve oksidanın yakın temasta kafes içinde bulunması sağlanarak, geleneksel fiziksel karıştırma metodlarının sebep olduğu üretim lotlarındaki tutarsızların önüne geçilmesi amaçlanmıştır. Bu şekilde sentezlenen yeni tip malzemelerin yüksek güvenlikli olmalarının yanında daha basitçe üretim, depolama ve lojistik özellikleriyle de faydaları vardır. Bu çalışmada yeni kafes yapıların yakıt ve oksitleyici ajanlar içeren sistematik bir serisi sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Oksitleyiciler ve yakıt olarak sırasıyla 1A grubu metal nitrat tuzları ve terefitalik asit türevleri (bağlayıcı olarak) seçilmiştir. Sentezlenen yeni maddelerin piroteknik etkileri yanma testi ve kalorimetre ile değerlendirilmiştir. Yapısal karakterizasyonu ise SXRD ve PXRD ile yapılmıştır. Bu tez çalışmasından elde edilen sonuçlar bu malzemelerin arzu edilen piroteknik malzeme özellikleri sergilediğini göstermektedir.

A new approach to formulating pyrotechnic materials is presented whereby constituent ingredients are bound together in a solid-state lattice. This reduces the batch inconsistencies arising from the traditional approach of combining powders by ensuring the key ingredients are 'mixed' in appropriate quantities and are in intimate contact. Further benefits of these types of material are increased safety levels as well as simpler logistics, storage and manufacture. A systematic series of new frameworks comprising fuel and oxidiser agents (group 1 metal nodes & terephthalic acid derivatives as linkers) has been synthesised and structurally characterised. These new materials have been assessed for pyrotechnic effect by calorimetry and burn tests. Results obtained in this thesis indicate that these materials exhibit the desired pyrotechnic material properties.