Elektro lif çekim yöntemiyle üretilen nanolif ipliklerin karbonizasyonunun araştırılması
Küçük Resim Yok
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Sahip oldukları üstün özellikleri sayesinde karbon nanolifler teknolojik açıdan ilgi çeken ileri malzemeler arasında olup, PAN esaslı nanolifleri elektro lif çekim yöntemiyle (electrospinning) nanolifli yüzeyler şeklinde üretmek ve ardından bu yüzeylerin karbonizasyonu bu alanda kullanılan yöntemler arasındadır. Son yıllarda elektro lif çekimiyle nanolifleri iplik halinde eğirme yöntemlerinin geliştirilmeye başlanması ile nanolifli yüzey yerine nanolif ipliklerin karbonlaştırılması ise nispeten yeni bir çalışma alanı olarak ortaya çıkmıştır. Bu doğrultuda sunulan tez çalışmasında günümüzün özel malzemeleri arasında yer alan karbon nanoliflerin iplik formunda üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla öncelikle PAN esaslı nanolif ipliklerin elektro lif çekim yöntemiyle büküm verilerek eğrilmesi işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, elde edilen nanolif ipliklere stabilizasyon ve karbonizasyon işlemleri uygulanmıştır. Stabilizasyon işleminde farklı sıcaklık (230 °C, 240 °C ve 250 °C) ve işlem süresinin (1, 2, 3 ve 4 saat) etkisi incelenerek optimum koşullar belirlenmiştir. Karbonizasyon işleminde ise farklı sıcaklık (800 °C, 900 °C ve 1000 °C), işlem süresi (1 dk, 30 dk ve 1 saat) ve sıcaklık artış hızının (5 °C/dk, 7,5 °C/dk ve 10 °C/dk) etkisi incelenmiştir. Uygulanan işlemler sonucu elde edilen iplik yapı ve özelliklerindeki değişimler ve işlem parametrelerinin etkileri irdelenmiştir. Çalışmada ayrıca nanolifli yüzey formuna kıyasla nanolif iplik eğirme prosesinin olumlu etkisi gözlenmiştir. Stabilizasyon işleminde 250 °C ve 1 saat işlem koşulları optimum parametre olarak belirlenmiş, ağırlıkça en yüksek karbon element içeriği ise 5 °C/dk sıcaklık artış hızıyla 1000 °C'de 1 saat boyunca gerçekleştirilen karbonizasyon işlemi sonrasında elde edilmiştir.
Due to their superior properties, carbon nanofibers are among the advanced materials that attract attention from a technological point of view while the production of PAN-based nanofibrous web surfaces and then their carbonization is among used methods in this field. However, carbonization of nanofiber yarns instead of nanofibrous webs has been relatively a new study field due to the developments in nanofiber yarn spinning methods by electro-spinning in recent years. In this respect, it is aimed to produce carbon nanofibers, which is among today's special materials, in yarn form and analyse their properties in this thesis work. For this aim, firstly spinning of PAN-based twisted nanofiber yarns was carried out by using electrospinning method. Then, stabilization and carbonization processes were applied to the obtained nanofiber yarns. Optimum conditions for stabilized yarns were determined by examining the effect of different temperatures (230 °C, 240 °C and 250 °C) and processing time (1, 2, 3 and 4 hours) during stabilization. In carbonization process, the effect of different temperatures (800 °C, 900 °C and 1000 °C), processing time (1 min, 30 min and 1 hour) and heat ramp (5 °C/min, 7,5 °C/min and 10 °C/min) was investigated. The changes in yarn structure and properties and effect of process parameters were analysed. In addition, positive effect of nanofiber yarn spinning was observed compare to nanofibrous surfaces. The optimum stabilization parameters were determined as 250 °C and 1 hour while maximum carbon element content was obtained following carbonization at 1000 °C, 5 °C/min and 1 hour.
Due to their superior properties, carbon nanofibers are among the advanced materials that attract attention from a technological point of view while the production of PAN-based nanofibrous web surfaces and then their carbonization is among used methods in this field. However, carbonization of nanofiber yarns instead of nanofibrous webs has been relatively a new study field due to the developments in nanofiber yarn spinning methods by electro-spinning in recent years. In this respect, it is aimed to produce carbon nanofibers, which is among today's special materials, in yarn form and analyse their properties in this thesis work. For this aim, firstly spinning of PAN-based twisted nanofiber yarns was carried out by using electrospinning method. Then, stabilization and carbonization processes were applied to the obtained nanofiber yarns. Optimum conditions for stabilized yarns were determined by examining the effect of different temperatures (230 °C, 240 °C and 250 °C) and processing time (1, 2, 3 and 4 hours) during stabilization. In carbonization process, the effect of different temperatures (800 °C, 900 °C and 1000 °C), processing time (1 min, 30 min and 1 hour) and heat ramp (5 °C/min, 7,5 °C/min and 10 °C/min) was investigated. The changes in yarn structure and properties and effect of process parameters were analysed. In addition, positive effect of nanofiber yarn spinning was observed compare to nanofibrous surfaces. The optimum stabilization parameters were determined as 250 °C and 1 hour while maximum carbon element content was obtained following carbonization at 1000 °C, 5 °C/min and 1 hour.
Açıklama
Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
