Farklı Çevre Koşullarında Polietilen Bazlı Bi2O3 ile Güçlendirilmiş Nanokompozit Şeritlerin Dielektrik, Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi ve Yapay Zekâ ile Tahmini
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Zeynep Güven Özdemir
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Bu tezde, iki polietilen matrisin elektrik ve mekanik özelliklerini geliştirmeye yönelik olarak ilgili matrisleri Bi2O3 nano parçacıkları ile güçlendirerek çok işlevli nano kompozit malzeme üretmeye odaklanılmıştır. Bu doğrultuda, en yaygın kullanılan polietilen çeşitlerinden olan alçak yoğunluklu polietilen (LDPE) ile yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) seçilmiştir. Bu polimerlere solvotermal yöntem ile sentezlenen Bi2O3 nano parçacıkları ilave edilerek nano kompozit filmler üretilmiştir. Bi2O3 parçacıkları ve üretilen nano kompozitler çeşitli yöntemlerle karakterize edilmiştir. Kompozitlerin frekansa bağlı elektriksel özellikleri 𝜀𝜀′ ve 𝜀𝜀′′ bağlamında incelenmiştir. Bi2O3 katkısı LDPE ve HDPE’nin mekanik dayanımını geliştirirken; sadece LDPE’nin enerji depolama kabiliyetini iyileştirmiştir. Ardından, deneysel olarak üretilmemiş ve ağırlıkça farklı Bi2O3 içeren HDPE temelli nano kompozitlerin 𝜀𝜀′ ve 𝜀𝜀′′ parametreleri makine öğrenmesi ile tahmin edilmiştir. Ayrıca, gerek saf polimer matrislerin gerekse de dielektrik ve mekanik özellikler açısından optimum katkı olan %0,5 Bi2O3 katkısı için sıcaklık, nem ve ultraviyole (UV) ışık etkisiyle dielektrik ve mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Sıcaklık ve nemin, saf LDPE ve saf HDPE’nin elektriksel polarizasyonunu azalttığı gözlenmiştir. Diğer taraftan, yaşlandırma sürecinin saf LDPE’nin mekanik dayanımını arttırırken; HDPE’nin mekanik dayanımını olumsuz etkilediğini göstermiştir. LDPE/%0,5 Bi2O3 nano kompozitinin artan nem ile enerji depolama yeteneğini geliştirirken, artan sıcaklık ile 𝜀𝜀′ düşmüştür. Mekanik dayanımı ise sıcaklığın artmasıyla azalmıştır. Gerek deneysel gerekse de makine öğrenme verileri ele alındığında, saf HDPE ve HDPE matrisli nano kompozitlerin sıcaklık, nem ve ışık gibi çevresel koşullara dayanıklı dielektrik ve mekanik özellikleri ile gelecekteki kompozit endüstrisinde büyük ölçüde yer alacağı düşünülmektedir.