Polimer Esaslı Karbon Nanolif Üretim Teknolojisinin Geliştirilmesi

Abstract

Karbon elyaf, havacılıktan spor malzemelerine kadar birçok uygulamada kendine yer bulmaktadır çünkü yüksek mekanik özellikler, elektrik ve termal iletkenlik, hafiflik gibi özelliklere sahiptir. Bundan dolayı, birçok ticari ürünün yerini almaya adaydır. Nanoteknoloji, 21. yüzyılın başlarından itibaren sürekli popülaritesi artıran konulardandır. Elektro üretim yöntemi kullanılarak kolaylıkla mikron altı ve nano boyutta çapa sahip lifler üretilebilmektedir. Son yılların iki popüler konusu karbon elyaf ve nanoteknoloji bu projede karbon nanolif üretim teknolojisi başlığında birleştirilmiştir. Karbon nanolif üretimi üç aşamada gerçekleştirilmiştir. Nano boyutta çapa sahip liflerin üretilmesi için öncelikle elektro üretim işlemi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra elde edilen poliakrilonitril (PAN) nanoliflerinin yüksek sıcaklıkta yapılacak karbonizasyon işlemi esnasında termal olarak dayanıklı olabilmesi için uygun yapıya kavuşmasını sağlayan stabilizasyon işlemi uygulanmıştır. Stabilizasyon işlemini takiben karbon nanolife üstün özelliklerini verecek karbonizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Elektro üretim işleminde parametre değişiminin lif özelliklerini nasıl etkilediği, karbonizasyon sıcaklıkları ve süresinin lif özelliklerine etkisi bu çalışmanın konusudur. Üretilen malzemenin özelliklerini inceleyebilmek, PAN nanoliflerinin karbon nanoliflere dönüşümünü gözlemlemek ve lif yapısını belirlemek için SEM ve FT-IR gibi karakterizasyon işlemlerini uygulamakta fayda vardır. Tüm bu işlemlerden elde edilen veriler ve parametreler ışığında optimum karbon nanolif üretim yöntemini belirlemek hedeflenmiştir.

Carbon fiber is popular in many applications such from aviation to sports equipments, because it has great mechanical properties, electrical and thermal conductivity, and lightness. Due to these superior properties, it is a candidate to remove many recent commercial materials. Nanotechnology is a topic, whose popularity is rapidly increasing since the beginning of the 21th century. Electrospinning is a method to produce nanofibers with diameters in submicron and nanoscale. In this work, two popular subjects of recent years are combined under the title of carbon nanofiber production technology. Carbon nanofiber production is performed in three steps. Firstly, electrospinning process is employed in order to obtain nanofibers. Then, polyacrylonitrile (PAN) nanofibers are stabilized to provide thermally stable structure. Finally, carbonization process, which determines the final properties of carbon nanofibers, is implemented. Effect of electrospinning parameters, carbonization temperature and duration on fiber properties and morphology is the subject of this work. The product should be characterized by SEM and FT-IR to observe the conversion of PAN nanofibers into carbon nanofibers and to determine the fiber morphology. The aim is to optimize the carbon nanofiber production process considering datas and parameters.