GRAFEN/KARBON NANOTÜP TAKVİYELİ SOL - JEL ZNO KOMPOZİT MALZEMESİNİN ÜRETİMİ, ELEKTRİKSEL VE OPTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, çinko oksit esaslı grafen ve karbon nanotüp takviyeli kompozit malzemeler üretilmiş ve elde edilen kompozit malzemelerinin elektriksel ve optik özellikleri incelenmiştir. Takviye malzemesi olarak kullanılan grafen sıvı faz eksfolasyon yöntemiyle üretilmiş olup, karbon nanotüpler ise kimyasal buhar çöktürme metodu kullanılarak sentezlenmiştir. Matris malzemesi olarak kullanılan çinko oksit, birinci grup numuneler için ticari olarak hazır temin edilmiş, ikinci grup numuneler için sol-jel metoduyla üretilmiştir. Ticari olarak temin edilen ve sol-jel ile üretilen çinko oksit tozlarına farklı oranlarda Grafen ve Karbon nanotüp ilave edilmiştir. Takviye malzemesi olarak kullanılan G ve KNT malzemeleri TEM incelemesine tabi tutulmuşlardır. Elde edilen kompozit malzemeler ise yapısal olarak SEM ile incelenmiştir. Daha sonra bu kompozitlerin sıcaklık etkisi altında elektriksel iletkenliklerindeki değişimler ölçülmüştür. Numunelerin UV-vis spektrometreleri alınarak optik özellikleri tespit edilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin sıcaklığa bağlı elektriksel incelemeleri sonucunda; her iki numune grubunda da takviye elemanı ilavesiyle birlikte elektriksel iletkenlik değerinde düşüş gözlenmiş ancak en yüksek takviye oranında iletkenlik değerlerinde artış gözlenmiştir. Bunun yanında, sol-jel metoduyla ile üretilmiş ZnO içeren kompozitlerin hazır olarak temin edilmiş ZnO içeren kompozitlere oranla özellikle yüksek sıcaklık değerlerinde elektriksel iletkenliklerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Yapılan optik ölçümlerde G ve KNT takviyesiyle yasak enerji aralığı değerlerinde artış meydana gelirken, reflektans değerlerinde düşüş olduğu gözlenmiştir.

In this study, composite materials based on zinc oxide, reinforced with graphene and carbon nanotubes were produced and the electrical and optical properties of the produced composite materials were investigated. The graphene used as reinforcement material is produced by liquid phase exfoliation method and carbon nanotubes were synthesized using chemical vapour deposition method. Zinc oxide used as matrix material was commercially available for the first group of samples, the second group was produced by the sol-gel method. G and KNT were added at different ratios to commercially available zinc oxide and powders produced by sol-gel zinc oxide. G and CNT materials used as reinforcing materials were subjected on TEM. In addition, the composite materials produced were structurally analyzed by SEM. Subsequently, the changes in the electrical conductivity of these composites were measured under temperature influence. The optical properties of the samples were determined by taking UV-vis spectrometers. As a result of the electrical measurements of the produced composite materials due to the temperature; a decrease in the electrical conductivity value was observed with the addition of the reinforcement element in both sample groups but an increase in conductivity values at the highest reinforcement ratio was observed. In addition, the ZnO-containing composites produced by the sol-gel method were found to have higher electrical conductivities, especially at higher temperature values, than the ZnO-containing composites provided. In the optical measurements made, it was observed that the forbidden energy range values increased with G and KNT reinforcement, and the reflectance values decreased.