Akademik Veri Yönetim Sistemi
Anaklı D. (Yürütücü)
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2021 - 2024
Üstün elektriksel, termal, mekanik, optik ve elektrokimyasal özelliklere sahip grafen, grafen-bazlı nanokompozitler için yaygın şekilde takviye olarak kullanılmaktadır. Bunlardan iletken polimerler ile benzer konjuge π elektron yapıları ve iletken polimerlerin doğal elektroaktiviteleri nedeniyle grafenin iletken polimerlere dahil edilmesi özel ilgi uyandırmıştır. En çok çalışılan iletken polimerlerden polianilin (PANI), kolay sentezlenmesi, tersinir elektrokimyasal redoks halleri ve ticari uygulamalardaki potansiyeli yanında mükemmel çevresel kararlılığa sahiptir. PANI'nin dezavantajları olan zayıf mekanik özellikler, birçok çözücüde çözünememe ve zayıf işlenebilirlik gibi özelliklerini aşmada kullanılan bir yöntem de grafen tabanlı-PANI kompozitler şeklinde hazırlanmasıdır. Sonuçta grafen/PANI kompozitlerinin elektriksel iletkenlik, elektrokatalitik aktivite, termal, optik, elektronik, çevresel kararlılık ve mekanik özellikleri üzerindeki sinerjik etkiler nedeniyle saf PANI'ya kıyasla yeni özellikler ve geliştirilmiş performans göstermektedir. Hazırlanan kompozitler nanoelektronik, şarj edilebilir piller, süperkapasitörler, sensör platformları, elektrokromik cihazlar ve yakıt hücreleri gibi alanlarda geniş uygulama alanına sahip olup, günümüzde en sıcak araştırma konuları arasındadır. Buna karşın, grafen/PANI kompozitlerinin bahsedilen ticari uygulamalarda kullanılabilmesi, grafen tabanlı nanomalzemelerin kompozitlerde etkinliklerinin artması ve daha yüksek performans elde edilebilmesi için, grafenin polimer matrikste homojen olarak dağıtılması ve elektron taşınımı için sürekli bir ağ oluşturmaları gerekmektedir. Bu kapsamda önerilen proje; i) poli(2-etil anilin) (PEAn) polimer zincirlerinin az tabakalı grafen, grafen oksit ve indirgenmiş grafen oksit gibi farklı grafen tabanlı nanomalzemelere kimyasal aşılanmasıyla, yüksek kristalin yani yüksek iletkenlik gösteren (Grafen-g-PEAn) kompozitlerinin oda sıcaklığında yükseltgen kullanılmadan yerinde polimerizasyon metoduyla hazırlanmasını, ii) herbir grafen tabanlı nanomalzemenin polimer matriks içinde çok iyi şekilde dağıtılması ve bu dağılmayı etkileyen faktörlerin belirlenmesini ve iii) grafen tabanlı nanomalzemelerin PEAn matriksinde dağılımının, hazırlanan kompozitlerin elektriksel iletkenlikleri üzerinden karakterizasyona olan etkisinin de araştırılmasını amaçlamaktadır. Sonuç olarak, önerilen proje ile grafen tabanlı nanomalzemelerin aynı koşullarda yükseltgen kullanılmadan 2-etil anilinin yerinde polimerizasyonuyla yüksek elektriksel iletkenlik sergileyecek şekilde kompozitlerinin hazırlanması hedeflenmektedir. Proje kapsamında Grafen-g-PEAn kompozitlerinde maksimum elektriksel iletkenliği veren polimerizasyon koşulları, i) Polimerizasyon süresi, ii) NaOH miktarı ve iii) Anilin:Grafen kütle oranı parametreleri değiştirilerek optimize edilecektir. En yüksek elektriksel iletkenliğe sahip kompozitlerde, grafen tabanlı nanomalzemelerin polimer matrikste homojen şekilde dağılabilme etkinliği, sürekli bir ağ oluşturabilme potansiyeli elektriksel direnç ölçümüyle belirlenecek ve polimerin hizalanması, kristallenmesi ve dağılım mekanizması başlıca Geçirimli Elektron Mikroskopisi (TEM) ve Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) teknikleriyle yüzey morfolojileri üzerinden aydınlatılacaktır. Dağılmalarının incelenmesinde bu tekniklere destek olarak grafen tabanlı nanomalzemeler ile PEAn arasındaki bağlanma ilişkileri ve kompozitin kristal yapısı ise Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), X-Işınları Kırınım Spektroskopisi (XRD), Raman spektroskopisi ve Ultraviyole-Görünür (UV-Vis) Spektroskopisi analizleriyle tayin edilecektir.