The fabrication and technical applications of multifunctional materials

Abstract

Malzemelerin ihtiyaçlara yararlı bir şekilde cevap verme yeteneğinin büyük bir teknolojik etkisi vardır. Bu tür `akıllı` sistemlerde malzeme özellikleri (örneğin, mekanik, elektrik, optik veya manyetik özellikler gibi) dış uyaranlara yanıt verecek şekilde geliştirilmektedir. Kompozit malzemeler ideal olarak çok amaçlı yeni bir madde oluşturmak üzere farklı malzemelerin en iyi özelliklerini birleştirilebildiğ için istenen geniş spektrumlu nitelikleri elde etmek açısından çok uygundur. Bu çalışmada amaç malzemelerle ilgili olarak bu tür çalışmaları ilerletmek ve farklı bilimsel disiplinlere uygulanması için gerekli olan çok fonksiyonlu malzemelerin moleküler anlayışını ilerletmektir. Çok fonksiyonlu malzemelerin üretimi nihai ürünün bu özelliklere sahip olabilmesi için polimer matrise 4 tip farklı malzeme eklenmesi şeklinde yapılır. Bu malzemeler antibakteriyel boya/kaplama, radar absorblayan malzeme, kendi kendini iyileştiren malzeme ve alev geciktirici malzemedir. Bu çalışmada, bir epoksi boya çok fonksiyonlu performansa sahip bir çokfonksiyonlu malzemeye dönüştürülmüştür. Poliüretan/epoksi boyaların güçlendirilmesi için Ag nano parçacıkları, huntit/hidromanyezit minerali, baryum hegzaferrit minerali ve kitosan kullanılmıştır. Bu malzemelerin farklı oranlarda polimer matrikse eklenmesi ve altlıkların boyanması ile kaplanmış farklı numuneler elde edilmiştir. Daha sonra bu numuneler antibakteriyel, alev geciktirici, radar absorblayan ve kendi kendini iyileştirebilme testlerine tabi tutulmuşlardır. Sonuçta bu malzemelerin birbirleri adına yararlı etkiler gösterdikleri tespit edilmiştir.

The ability for materials to respond to the needs in a useful manner has broad technological impact. Such `smart` systems are being developed in which material properties (such as mechanical, electrical, optical or magnetic characteristics) respond to external stimuli. Composite materials are ideally suited to achieve multi functionality since the best features of different materials can be combined to form a new material that has a broad spectrum of desired properties. In this study, the aim is to further the investigations of these types of materials and to advance the molecular understanding of novel multifunctional materials for applications across different scientific disciplines. Regarding the production of multifunctional materials; 4 types of materials will be added to polymer matrix to obtain those properties to the final product; antibacterial painting/coating, radar absorbing materials, self-healing materials and flame retardant material. In this research, an epoxy dye was converted to a multifunctional material which is capable of performing multiple functions. In order to reinforce the polyurethane/epoxy dyes, Ag nanoparticles, huntite/hydromagnesite minerals, barium hex ferrite particles and chitosan were utilized for multifunction property. Adding by those materials to the polymer matrix with different loading level and coating the substrates, different types of coated samples are obtained. Subsequently the samples were characterized by antibacterial tests, flame retardant tests, radar absorbing tests and self-healing tests. It was concluded that these materials exhibited a synergetic beneficial effects.