Demir (III) oksit ve bakır(II) oksit tabanlı iletken mürekkep üretimi ve farklı polimer bağlayıcıların mürekkep performansına etkisinin incelenmesi
Production of iron (III) oxide and copper (III) oxide based conductive ink and investigation of the effect of different polymer binders on ink performance
- Tez No: 1018169
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HATİCE EVLEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektriksel iletkenlik, Yüksek iletkenlik, Electrical conductivity, High conductivity
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, Demir (III) oksit (Fe₃O₄) ve Bakır (II) oksit (CuO) bazlı iletken mürekkepler geliştirilmiş ve bu mürekkeplerde kullanılan PVA ile PVP-K90 polimer bağlayıcılarının reolojik, morfolojik, dispersiyon stabilitesi ve elektriksel özellikler üzerinde oluşturduğu etkiler detaylı olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında bağlayıcı oranı %0-5 aralığında değiştirilerek 22 farklı mürekkep formülasyonu hazırlanmış ve mürekkepler UV-Vis, zeta potansiyeli, SEM/EDX/Mapping, XRD ve FT-IR analizleri ile karakterize edilmiştir. Elektriksel ölçümler dört nokta prob yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre kullanılan bağlayıcı oranının mürekkep performansını belirleyen önemli bir parametre olduğu görülmüştür. Düşük bağlayıcı oranı kullanımı film sürekliliği sağlayamazken, yüksek oranlarda ise iletkenliğin azaldığı belirlenmiştir. Optimum performansın %2-4 bağlayıcı aralığında elde edilebildiği gözlenmiştir. Her iki metal oksit sistemi için de en yüksek performansın PVP-K90 polimer bağlayıcısı ile elde edildiği görülmüştür. Fe₃O₄ bazlı sistemlerde %4 PVP-K90 içeren numunede maksimum iletkenlik 2.391 S/cm ve minimum direnç 70.07 Ω olarak belirlenirken, CuO bazlı sistemlerde %3 PVP-K90 içeren numunede maksimum iletkenlik 1.266 S/cm ve minimum direnç 128.40 Ω olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlar, Fe₃O₄–PVP-K90 sisteminin elektriksel performans açısından daha üstün olduğunu açıkça ortaya koymaktadır. Ayrıca, PVP-K90 sistemlerinin daha yüksek dispersiyon stabilitesi sağladığı, PVA sistemlerinin ise daha kompakt film yapısı oluşturduğu belirlenmiştir. Yapılan istatistiksel analizler (p<0.05), bağlayıcı türü ve oranının elektriksel özellikler üzerindeki etkisinin istatistiksel olarak anlamlı olduğunu doğrulamıştır. Sonuç olarak bu çalışma, su bazlı iletken mürekkepler için optimum formülasyon parametrelerini ortaya koyarak düşük maliyetli ve çevre dostu sistemler için uygulanabilir ve bilimsel olarak doğrulanmış bir tasarım modeli sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, conductive inks based on Iron (III) oxide (Fe₃O₄) and Copper (II) oxide (CuO) were developed, and the effects of PVA and PVP-K90 polymer binders used in these inks on rheological, morphological, dispersion stability, and electrical properties were investigated in detail. In this study, 22 different ink formulations were prepared by varying the binder ratio between 0% and 5%, and the inks were characterized using UV-Vis, zeta potential, SEM/EDX/Mapping, XRD, and FT-IR analyses. Electrical measurements were performed using the four-point probe method. The results showed that the binder ratio used is an important parameter determining ink performance. Using a low binder ratio prevents film continuity, while high ratios have been shown to reduce conductivity. It has been observed that optimum performance can be achieved in the 2-4% binder range. For both metal oxide systems, the highest performance was observed with the PVP-K90 polymer binder. In Fe₃O₄-based systems, the maximum conductivity was determined to be 2.391 S/cm and the minimum resistance 70.07 Ω in the sample containing 4% PVP-K90, while in CuO-based systems, the maximum conductivity was obtained as 1.266 S/cm and the minimum resistance as 128.40 Ω in the sample containing 3% PVP-K90. These results clearly demonstrate that the Fe₃O₄–PVP-K90 system is superior in terms of electrical performance. Furthermore, it was determined that PVP-K90 systems provided higher dispersion stability, while PVA systems formed a more compact film structure. Statistical analyses (p<0.05) confirmed that the type and ratio of the binder had a statistically significant effect on electrical properties. In conclusion, this study presents a feasible and scientifically validated design model for low-cost and environmentally friendly systems by identifying optimum formulation parameters for water-based conductive inks.
Benzer Tezler
- Nano-fotokatalitik malzeme üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik performans incelemesi
The production and characterization of nano-photocatalytic materials and investigation of their photocatalytic performances
EMRE ALP
Doktora
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
DOÇ. DR. AZİZ GENÇ
- Modelling based life cycle assessment of energy efficient wastewater treatment plants
Enerji verimli atıksu arıtma tesislerinin modelleme tabanlı yaşam döngüsü analizi
FİLİZ DAŞKIRAN
Doktora
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA EVREN ERŞAHİN
- Functional organic/inorganic hybrid nanomaterials containing metal complexes: Catalytic applications
Metal bileşikleri içeren fonksiyonel organik/inorganik hibrit nanomalzemeler: Katalitik uygulamaları
NOOR IBRAHIM WAHEEB AL-HAYALI
- Polietilen glikol (PEG) modifiyeli grafen oksitin farklı boyut ve doz uygulamalarının rat beyin ve kan dokularında Toll benzeri reseptörler, nörogulinler, eser elementler ve inflamasyon belirteçleri üzerine etkileri
Effects of different size and dose applications of polyethylene glycol (PEG) modified graphene oxide on Toll-like receptors, neurogulins, trace elements and inflammation markers in rat brain and blood tissues
HAMİYET KÖSE
- Fabrication of nano and porous materials & their utilization in the purification of water contaminated with arsenic, copper, and lead
Nano ve gözenekli malzemelerin üretimi ve bunların arsenik, bakır ve kurşun ile kirlenmiş suların temizlenmesinde kullanımı
ZÜLEYHA ÖZLEM KOCABAŞ ATAKLI
Doktora
İngilizce
2013
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUDA YÜRÜM