NANO KOMPOZİTLER

Nanoteknolojinin özü, moleküler boyutta çalışarak, moleküler yapısı yenilenmiş büyük yapılar elde etmektir. Malzemelerin nanometrik boyuttaki özellikleri, aynı malzemenin makro boyuttaki özelliklerine göre değişiklik göstermektedir. Nano kompozitler, bir matris içerisinde nanometre büyüklüğünde parçacıkların dağılması ile oluşan malzemelerdir.

Nano kompozitlerin malzemeye getirdiği üstünlükler; modülü arttırması, güçlendirmesi, ısı direncini arttırması, malzemeye gaz sızmasını engellemesi, yanıcılığını azaltması olarak sıralanabilir.

Nano-Kompozitler

Nanoyapılı malzeme, tane/partikül boyutu 1-100 nm arasında olan malzemelerdir.

Mikro-yapılı malzemelerde atomların küçük bir yüzdesi yüzeyde ya da arayüzeyde (mesela tane sınırı) bulunmaktadır.

Nano-malzemelerde ise bu tür yerlerdeki atomların sayısı çok daha fazladır. Dolayısı ile nanometre seviyelerinde malzemelerin özellikleri geleneksel mikroyapılı malzemelerle karşılaştırıldığında değişik olabilmektedir.

Nano Malzemelerin Üretim Yöntemleri

Buhar yöntemleriSıvı yöntemleri

Yaş kimyasal yöntemlerKatı yöntemler

Buhar-sıvı-katı yöntemleri

1.Buhar yöntemleri

A. Fiziksel Buhar Depozisyonu (PVD)a) İnert Gaz Yoğunlaştırma

b) Anlık Ergitme ve YoğunlaştırmaB. Kimyasal Buhar Depozisyonu (CVD)C. Sprey Dönüşümü (Aerosol) Prosesi

2.Sıvı Yöntemleri

A. Sol-Jel Prosesi

3. Yaş Kimyasal YöntemlerA. Bileşik YöntemB. Polyol Prosesi

4. Katı Yöntemler

A. Mekanik alaşımlama / öğütmeB. Mekano Kimyasal Yöntem

Jason Stone, Dr. Linda Schadler, Ben Ash

Amaç; Elektrik,

Magnetik, Optik,

Kimyasal

özellikler açısından diğerlerinden çok iyi özelliklere sahip malzemelerin geliştirilmesi.

NANO-KOMPOZİTLER

NANO-KOMPOZİTLERİN SINIFLANDIRILMASI

Nano kompozitleri boyutlarına göre sınıflandırmak istenilirse; nano ebatta kaç boyutu olduğuna bakılır.

Nano kompozit üç boyutta da nanometrik seviyede ise ‘isodimensional’ nanopartiküller olarak adlandırılır ve in-situ, sol-gel metodu ile elde edilen kübik silis nano partikülleri buna bir örnek olarak verilebilir.

Eğer nano kompozit 2 boyutta nanometrik ve diğer boyutta daha büyük boyda ise nano tüpler veya kil kristalleri (whiskers) olarak adlandırılırlar. Selülozik kil kristalleri ve karbon nano tüpler bu tip nano kompozitlere örnek olarak verilebilir ve bunlar malzemelerin güçlendirmesinde nano dolgu maddesi olarak kullanılırlar.

Üçüncü çeşit nano kompozit ise sadece tek boyutta nanometrik seviyededir. Bu tür nano kompozitlerde dolgu malzemesi bir defter yaprağı gibi yalnızca tek bir boyutta nanometrik seviyededir, diğer boyutlarda ise yüzlerce yada binlerce nanometre boyutundadır.

Nano Kompozitler

metal / seramik

seramik / seramik

metal / metal

polimer / seramik

inorganik/ polimer

polimer / polimer

NANO-KOMPOZİTLER

1. Nanokompozitler seramik/seramik Al2O3/(SiC, Si3N4, TiC, TiN, TiB2, BN), MgO/SiC,

Si3N4/(SiC, TiN, BN), Sialon/SiC, B4C/SiC, B4C/SiC/TiB2

2. Nanokompozitler seramik/metal Al2O3/(W, Mo, Ti, Ni, Co, Fe, FeNi), ZrO2/(Mo, Ni. Co)

MgO/(Fe, Ni)

3. Nanokompozit temelli fonksiyonel seramikler BaTiO3, ZnO, c-ZrO2 based nanocomposites

4. Nanokompozitler metal/seramicTi-Al Intermetalic based nanocomposites, MoSi2 based nanocomposites

5. Nanokompozitler polimer/seramik ve polimer/metal

NANO-KOMPOZİTLER

Toz

Mukavemet, tokluk, sürünme, kimyasal kararlılık, Yüksek sıcaklık özellikleri

Mikroyapı Makroyapı

Arzu edilen özelliklere Sahip KOMPOZİT MALZEME

Nanoboyuttaki tozlar, gelişmiş özelliklere sahip nanokompozitleri oluşturmak üzere seramik, metal ya da polimer gibi malzemeler içinde destekleyici olarak kullanılmaktadır.

Nano toz / Nano toz seramik kompozitler için kullanılacak tozlar;

Yüksek kimyasal saflık Homojen toz boyut dağılımı Düşük topaklaşma Nano boyutta homojen olarak dağılmış tozların elde

edilmesi gerekir. BU NEDENLE TOZ ÜRETİM YÖNTEMİ ÖNEMLİ BİR

BASAMAKTIR.

NANO-KOMPOZİTLER

TOZ ÜRETİMİ İÇİN FARKLI SENTEZLEME YÖNTEMLERİ

MEKANİKSEL YÖNTEM Atritör öğütme Titreşimli öğütme Bilyalı öğütme

ISIL AYRIŞMA

Isıtma (buharlaşma) Püskürtmeli Kurutma Alev PüskürtmePlazma Püskürme Kimyasal Buhar Çökelme Dondurarak Kurutma Yanma Lazer Saçılması Elektron Saçınımı

ÇÖKELME – HİDROLİZ

Homojen Çökelme Heterojen Çökelme Metaloksit Tuzları Organometalik Tuzlar Sol - Jel

HİDROTERMALÇökelme Kristallenme Ayrışma Oksidasyon Elektrokimyasal Mekanokimyasal

ERİTME – HIZLI SOĞUTMA