Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özetlere göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü

2004

A mesophase pitch derived carbon foam: Effect of pressure and release time

Mezofaz zift bazlı karbon köpüğü: Basınç ve boşaltma süresinin etkisi

Bu tez, YÖK tez merkezinde bulunmaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi'ndeki tarama bölümünde tez numarasını arayabilirsiniz. Tez numarası: 151266

Tezi Bul
Özet:

MEZOFAZ ZİFT BAZLI KARBON KÖPÜĞÜ: BASINÇ VE BOŞALTMA SÜRESİNİN ETKİSİ ÖZET Hızla gelişen endüstrinin mukavemeti yüksek, hafif ve ucuz malzeme talebi ileri malzeme teknolojisinin doğmasına neden olmuştur. Karbon bazlı malzemeler 19.yüzyıldan bu yana teknolojik uygulamalarda kullanılmaktadır. 1950'li yılların sonunda yüksek performanslı kompozit malzemelerin elde edilmesi için yapılan çalışmalar, karbon malzemeler içerisinde önemli bir yere sahip olan karbon fiberlerin keşfine öncülük etmiştir. Yüksek sertlik ve düşük spesifik ağırlığa sahip bu malzemeler endüstride geniş kullanım alam bulmuş ancak gelişen teknolojinin farklı talepleri yeni malzeme arayışım hızlandırmıştır. I960' lı yılların sonunda karbon köpüğü üretimi ile ilgili çalışmalar başlamış olup 2000' li yıllarda üretim tekniklerinin geliştirilmesiyle beraber termal iletkenliği yüksek, yoğunluğu düşük karbon köpüğü elde edilmiştir. Böylelikle karbon malzemeler içerisinde önemli bir yer edinen karbon köpüklerinin termal iletkenlik özellikleri ile ilgili araştırma ve uygulama çalışmaları hız kazanmıştır. Karbon köpüğünün yoğunluğu kullanılan hammaddeye bağlı olarak 0.2-0.6 g/cm3 arasında değişmektedir. Karbonize edilmiş köpük yalıtım uygulamalarında tercih edilirken grafitizasyon prosesi sonrasında kazandığı yüksek termal iletkenlik sebebiyle ısı iletimine yönelik uygulama alanları bulmaktadır. Bakır ve alüminyum ile kıyaslandığında grafitik yapıdaki karbon köpüğünün dört-beş kat daha fazla spesifik termal iletkenliğe sahip olduğu görülür. Karbon köpükleri gerek yüksek termal iletkenlikleri gerekse çok düşük yoğunlukları sebebiyle ısı değiştiricilerde, radyatörlerde ve daha birçok ısı değiştirme elemanında özellikle maliyet ve boyut açısından büyük oranda ekonomi sağlanmasına sebep olan malzemelerdir. Bu nedenle söz konusu malzeme ile ilgili üretim ve karakterizasyon çalışmaları çok önemlidir. Uçak, uzay ve otomotiv endüstrilerinde yaygın kullanım alanı bulan karbon köpüklerinin uygulama alanına bir örnek vermek gerekirse, 60 cm x 60 cm boyutundaki bir otomobil radyatörünün boyutlarını karbon köpüğü kullanarak 1/3 oranında küçültmek mümkündür. Mezofaz ziftin hammadde olarak kullanılmasıyla karbon köpüğü eldesinin amaçlandığı çalışmada zift yüksek basınçlı otoklav içerisinde yumuşama sıcaklığının üstünde bir sıcaklığa (300°C) ısıtılır ve ardından yüksek basınca (yaklaşık 68 bar) tabi tutulur. Otoklav aşamasını 310°C'de gerçekleştirilen stabilizasyon ve 1050°C'de gerçekleştirilen karbonizasyon prosesleri takip eder. Karbon köpüğünün yapısının ve özelliklerinin belirlenmesi açısından otoklav aşamasında uygulanan basınç ve basınç boşaltma süresi temel parametreler olarak seçilmiş olup son ürüne etkileri ilgili karakterizasyon çalışmaları ile aydınlatılmıştır. ixÜretilen karbon köpüğü örnekleri stereo ışık mikroskopisi, SEM ve civa porosimetresi ile karakterize edilmiştir. Yoğunluğu ölçülen örnekler dayanıklılığı konusunda bilgi vermesi açısından mekanik teste tabi tutulmuştur.

Summary:

A MESOPHASE PITCH DERIVED CARBON FOAM: EFFECT OF PRESSURE AND RELEASE TIME SUMMARY Recent developments of advanced materials technology have been driven by the requirements for improved strength, low-weight and low-cost in structural engineering materials. Carbon based materials have been used in high technology applications since 19th century. The researches, which were made in late 1950' s for producing high performance composite materials, have played a great role in the development of carbon fibers. These lightweight and high strength materials have led to significant advancements in industry. However the increasing requirements of developing technology exposed new approaches in structural materials. The researches related to carbon foams started in late I960' s and optimization in production techniques resulted in high thermal conductivity, low-density carbon foams in the year 2000' s. Therefore, carbon foams became popular in the field of carbon materials. The researches and applications about the high thermal conductivity carbon foams are just at the beginning stage. The density of carbon foam material varies between 0.2-0.6 g/cm3 according to the starting material. While carbonized foams are preferred for insulation, graphitized foams having high thermal conductivity can be widely used in thermal management applications. Carbon foams have four or five times greater specific thermal conductivity when compared with copper and aluminum. Because of the material's high thermal conductivity and low density, carbon foam applications in radiators, heat exchangers etc., provides great advantages in the costs and dimensions of the devices. For instance, it is possible to reduce the size of a 60 cm x 60 cm radiator in the order of 1/3 by using carbon foam. Finally, the researches about production and characterization of the foam are also of great interest in industrial areas, including aerospace and automotive industries. The goal of this study is to produce carbon foams from a mesophase pitch precursor. The pitch is heated at a temperature above its softening point (300°C) in a high- pressure autoclave, and then high pressure (approximately 68 bar) is applied. Following the autoclave stage, the process for producing carbon foam results in stabilization (310°C) and carbonization (1050°C) of the product. In order to determine the foam structure and characteristics, operating pressure and pressure release time are chosen as process parameters. The effects of these parameters on the resulting carbon foam are determined using related characterization techniques, such as stereo light microscopy, SEM and mercury porosimetry. The samples are subjected to compression testing and density measurements. vm