Cetinkaya, Ebru; Karaaslan Ayhan, Nagihan; Torgut, Gulben

In this study, firstly, to obtain neodymium (Nd) and yttrium (Y)-containing composite materials, poly(N-isopropylacrylamide-copolymer-styrene) (poly(NIPA-co-St)) copolymer was synthesized by free radical polymerization method using N-isopropylacrylamide (NIPA) and styrene (St) monomers. Secondly, new composite materials were obtained by adding neodymium and yttrium to this copolymer at different weight ratios (10% and 20%). Structural and morphological characterizations of poly(NIPA-co-St) copolymer, poly(NIPA-co-St)-10%Nd, poly(NIPA-co-St)-20%Nd, poly(NIPA-co-St)-10%Y and poly(NIPA-co-St)-20%Y composite materials were carried out. The electrical properties of the copolymer and composite materials were evaluated by considering the frequency dependence of the dielectric constant (έ), dielectric loss (ε″) and electrical conductivity (σac) properties. At 100 Hz, the έ, ε″, and σac values of the copolymer were 5.12, 0.05, and 2.29 × 10−10 S/cm, respectively. With the addition of 10% Nd, the έ, ε″, and σac values at 100 Hz were calculated as 6.57, 0.10, and 1.79 × 10−9 S/cm, respectively, while with the addition of 20% Nd, these values were calculated as 8.39, 0.15, and 4.78 × 10−8 S/cm at 100 Hz. With the addition of 10% Y, the έ, ε″, and σac values at 100 Hz were calculated as 6.56, 0.053, and 1.81 × 10−9 S/cm, respectively, while with the addition of 20% Y, these values were calculated as 8.57, 0.0058, and 3.70 × 10−8 S/cm at 100 Hz. It can be stated that as the amount of Nd and Y additives to the poly(NIPA-co-St) copolymer increases, the έ, ε″, and σac values increase, indicating an improvement in electrical properties with the addition of Nd and Y elements.

AtıfOpenAlex1

İncele

Ebru Çetinkaya

Polimerler düşük dielektrik sabitine sahip olmaları nedeniyle polimer matrisli kompozit malzemelerin üretiminde tercih edilir. Polimerlerin içerisine gömülü iletken dolgu maddeleri içeren kompozitler son yıllarda büyük ilgi görmektedir. Tez çalışması kapsamında serbest radikalik polimerizasyon metoduyla N-izopropilakrilamid (NIPA) ve stiren (St) monomerleri ile poli(NIPA-ko-St) kopolimeri sentezlendi. Bu kopolimere nadir toprak elementlerinden neodimyum (Nd) ve itriyum (Y) ağırlıkça farklı oranlarda (%10 ve %20) katkılandırıldı ve yeni kompozit malzemeler elde edildi. Poli(NIPA-ko-St) kopolimeri, poli(NIPA-ko-St)-%10 Nd, poli(NIPA-ko-St)-%20 Nd, poli(NIPA-ko-St)-%10 Y ve poli(NIPA-ko-St)-%20 Y kompozit malzemelerin yapısal ve morfolojik karakterizasyonları gerçekleştirildi. Kopolimer ve kompozit malzemelerin elektriksel özellikleri dielektrik sabiti, dielektrik kayıp ve elektriksel iletkenlik özelliklerinin frekansa bağımlılıkları dikkate alınarak değerlendirildi. Poli(NIPA-ko-St) kopolimere eklenen Nd ve Y katkı miktarının artmasıyla saf polimerin dielektrik sabiti (έ) değerlerinin arttığı tespit edildi. Benzer şekilde kopolimere Nd ve Y katkı miktarının artmasıyla saf polimerin dielektrik kayıp (ε՛՛) değerlerinin arttığı belirlendi. İletkenlik değerleri poli(NIPA-ko-St) kopolimeri için 2.41×10–9 S/cm, poli(NIPA-ko-St)-%10Nd kompoziti için 1.86×10–8 S/cm, poli(NIPA-ko-St)-%20Nd kompoziti için 4.78×10–8 S/cm, poli(NIPA-ko-St)-%10Y kompoziti için 1.92×10–8 S/cm, poli(NIPA-ko-St)-%20Y kompoziti için 3.70×10–8 S/cm olarak hesaplandı. Elde edilen elektriksel özellik sonuçlarına göre Nd ve Y elementlerinin poli(NIPA-ko-St) kopolimerine katkılandırılmasıyla elektriksel özelliklerde iyileşme olduğu söylenebilir. Elde edilen kompozit malzemeler elektriksel iletkenlik gerektiren elektronik parça, sensörler, iletken kaplamalar, kapasitörler gibi farklı birçok alanda kullanılabilir.