Molecular dynamics simulations of GR/GO-polyurethane/polyurea nanocomposites
GR/GO-poliüretan/poliüre nanokompozitlerinin moleküler dinamik simülasyon yöntemleri ile incelenmesi
- Tez No: 899207
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EROL YILDIRIM, DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Grafen, Poliüretan, Graphene, Polyurethane
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Grafen/grafen oksit-poliüretan/poliüre nanokompozitleri, poliüretan ve poliürelerin (matris) sağladığı çok yönlü özelliklerle, gelişmiş özelliklere sahip grafen ve grafen oksit (dolgu malzemesi) yapılarını birleştirmeleriyle endüstride birçok alanda kullanılabilme potansiyellerine sahiptirler. Poliuretan ve poliüre yapılarının endüstride çokça kullanılması ve grafen/grafen oksit ile güçlendirilmesi literatürde birçok yayında gösterilmesine karşın dolgu malzemesi ile polimer matris yapıları arasındaki etkileşim ve güçlendirme mekanizması atomik seviyede kesin olarak bilinmemektedir. Bu tez, bahsedilen nanokompozitlerin gelişmiş mekanik özelliklerinin açıklanmasını amaçlamaktadır. Bu nedenle çalışma, farklı sert ve yumuşak segmentlerin, dolgu malzemesi üzerindeki farklı oksijen yüzdelerinin, kullanılan dolgu malzemesi konsentrasyonu ve arayüzey etkileşimlerinin etkisini araştırmaktadır. Çeşitli matrislerle farklı oksijen yüzdelerine sahip dolgu malzemesi, kapsamlı analizlerde kullanılmak üzere modellenmiştir. Ab-initio ve klasik hesaplama seviyelerinde etkileşim enerjileri, klasik karışma enerjileri ve Young modülü değerleri, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ve Moleküler Dinamik (MD) simülasyonlar yöntemleriyle hesaplanmıştır. Dolgu malzemesinin kendisiyle olan etkileşimleri ve topaklanması bu malzemeleri kısıtlayan asıl etkilerdir. Yapıların kontrolüyle dolgu malzemesi-matris etkileşimi arttırılması ve dolgu malzemesi üzerindeki fonksiyonel grupların arttırılmasıyla kendisiyle yaptığı etkileşim düşürülerek bu etkiler azaltılabilmektedir. Dolgu malzemesi-matris arasında güçlü bir etkileşim elde edebilmek için oksijen/karbon oranı, fonksiyonel grup çeşitleri ile bunların grafen oksit üzerindeki dağılımları ve buna uygun polaritede polimer seçimi optimize edilmelidir. Bu nedenle, polimer segmentlerinin polaritesi, grafen oksit üzerindeki oksijen miktarı ve dolgu malzemesiyle polimer arasındaki hidrojen bağı oluşturabilme kapasiteleri en önemli parametrelerdir.
Özet (Çeviri)
Graphene/graphene oxide-polyurethane/polyurea nanocomposites hold great potential in industrial applications by combining the versatile attributes of polyurethane/polyurea (matrix) with enhanced properties of graphene and graphene oxide (nanofiller). Even though polyurethane and polyureas are widely used in industry and graphene/graphene oxide reinforcement is shown in many studies in literature, the interaction and reinforcement mechanism between the nanofiller and polymer matrix is not clearly demonstrated at the molecular level. This thesis aims to elucidate enhanced mechanical properties of these nanocomposites. Therefore, it focuses on the effect of different hard and soft segments in polyurethane/polyurea structures, oxygen ratios in the nanofiller, nanofiller concentration, and interfacial interactions. Various matrices alongside varying oxygen percentages of nanofiller are modeled and simulated for comprehensive analysis. Interaction energies at ab initio and classical levels, classical mixing energies, and Young's modulus values are calculated using Density Functional Theory (DFT) and Molecular Dynamics (MD) simulation methods. It is demonstrated that the self-interaction and aggregation of the nanofiller are the main limitations. It can be mitigated by increasing nanofiller-polymer interaction through structural control and decreasing the self-interaction of the nanofiller via functional groups on the surface. Oxygen/carbon ratio, functional group type, and their distribution on the graphene oxide, and selection of polymers with appropriate polarity for this graphene oxide should be optimized to obtain a strong interaction between the nanofiller and the matrix. Therefore, the polarity of the polymer segments, oxygen content on the graphene oxide, and hydrogen bonding capabilities between the nanofiller and polymer are determined as the most critical parameters.
Benzer Tezler
- Nükleer rezonasta moleküler yapıların incelenmesi (yapısal faz geçiş kuramları üzerine bir inceleme)
Başlık çevirisi yok
ABDURRAHMAN ANDİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTAÇ YALÇINER
- 1,3-difenil-4,5-bis(hidroksiimino)-imidazolidin ve Ni(II), Cu(II), Pd(II), UO2(VI) komplekslerinin sentezi
Başlık çevirisi yok
VEFA AHSEN
Doktora
Türkçe
1984
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER BEKAROĞLU
- Purification of bacteriorhodopsin from halobacterium halobium and reconstitution studies in liposomes
Başlık çevirisi yok
M.BAKER ZABUT
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
BiyokimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MERAL YÜCEL
- NH3 için önerilen yeni bir gerçek gaz hal denklemi ve bu hal denklemi ile bazı moleküler-fiziksel özelliklerin saptanması
Başlık çevirisi yok
MERAL HOŞCAN