Karbon Nanotüp Katkılı Levha Kalıplama Pestilinin AC Elektriksel İletkenliğinin ve Dielektrik Özelliklerinin İncelenmesi

Cam elyaf takviyeli ve doymamış polyester bazlı polimer kompozit malzemelerin iletkenlik ve dielektrik özelliklerini kontrol etmek için son yıllarda yaygın biçimde kullanılan karbon nanotüpler, yüksek potansiyelli materyallerdir. Bu çalışmada doymamış polyester bazlı standart levha kalıplama pestili (Sheet moulding compound/SMC) ve yüzde 1,2 oranında tek duvarlı karbon nanotüp (TDKN) ile katkılanmış malzeme için, kritik çalışma parametreleri olan AC elektriksel iletkenliği, dielektrik sabiti, dielektrik kayıp faktörü ve dielektrik dağılım faktörü (kayıp tanjant) değerleri karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. 50 Hz ve 100 kHz frekans aralığında yapılan ölçümlerden elde edilen sonuçlar, karbon nanotüp katkısının yalıtkan olan malzemenin direncini önemli ölçüde azalttığını ve malzemenin AC iletkenliğini önemli ölçüde arttırdığını ortaya koymuştur. Aynı zamanda katkılı numune için iletkenliğin frekans değişiminden neredeyse bağımsız olduğu da sonuçlardan görülmektedir. Bununla birlikte dielektrik özelliklerin farklı polarizasyon etkileri nedeniyle frekansa bağlı davranış sergilediği ve artan frekans değerlerinde azalma eğilimi gösterdikleri bulunmuştur.

AC Electrical Conductivity and Dielectric Properties of Carbon Nanotube Reinforced Sheet Moulding Compound

Carbon nanotubes are high potential materials that have been widely used in recent years to control the conductivity and dielectric properties of glass fiber reinforced and unsaturated polyester-based polymer composite materials. AC electrical conductivity, dielectric constant, dielectric loss factor and dielectric dispersion factor (loss tangent) which are critical operating parameters were analyzed comparatively for the unsaturated polyester based standard sheet molding compound and its 1,2 percent single-walled carbon nanotube (SWCNT) reinforced version in this study. The results obtained from the measurements made in the frequency range of 50 Hz and 100 kHz revealed that the carbon nanotube addition significantly reduced the resistance of the insulating material and remarkably increased the AC conductivity of the material. It can also be seen from the results that the conductivity is almost independent of frequency variation. However, it has been found that dielectric properties of materials exhibit frequency-dependent behavior due to different polarization effects and tend to decrease at increasing frequency values.

___

  • [1] Cooper C.A., Young R.J., Halsall M. 2001. Investigation into the deformation of carbon nanotubes and their composites through the use of Raman spectroscopy. Composites Part A, 32: 401-411.
  • [2] Chen W., Tao X., Liu Y. 2006. Carbon nanotube-reinforced polyurethane composite fibers. Composites Science and Technology, 66: 3029-3034.
  • [3] Shen Z., Bateman S., Wu D.Y., McMahon P., Olio M.D., Gotama J. 2009. The effects of carbon nanotubes on mechanical and thermal properties of woven glass fibre reinforced polyamide-6 nanocomposites. Composites Science and Technology, 69: 239-244.
  • [4] Gnidakouong R.J.N., Kim M., Park H.W., Park Y.B., Jeong H.S., Jung Y.B., Ahn S.K., Han K., Park J.M. 2013. Electromagnetic interference shielding of composites consisting of a polyester matrix and carbon nanotube-coated fiber reinforcement. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 50: 73-80.
  • [5] Ounaies Z., Park C., Wise K.E., Siochi E.J., Harrison J.S. 2003. Electrical properties of single wall carbon nanotube reinforced polyimide composites. Composites Science and Technology, 63: 1637-1646.
  • [6] Ahmad K., Pan W., Shi S.L. 2006. Electrical conductivity and dielectric properties of multiwalled carbon nanotube and alumina composites. Applied Physics Letters, 89: 133122-1–3.
  • [7] Pathania D., Singh D. 2009. A review on electrical properties of fiber reinforced polymer composites. International Journal of Theoretical & Applied Sciences, 1: 34-37.
  • [8] Barrau S., Demont P., Peigney A., Laurent C., Lacabanne C. 2003. DC and AC conductivity of carbon nanotubes-polyepoxy composites. Macromolecules, 36: 5187-5194.
  • [9] Coleman J.N., Curran S., Dalton A.B., Davey A.P., McCarthy B., Blau W. 1998. Percolation- dominated conductivity in a conjugated-polymer–carbon nanotube composite. Physical Review B–Condensed Matter Physics, 58: 7492-7495.
  • [10] Dang Z.M., Shehzad K., Zha J.W., Hussain T., Jun N., Bai J. 2011. On refining the relationship between aspect ratio and percolation threshold of practical carbon nanotubes/polymer nanocomposites. Japanese Journal of Applied Physics, 50: 080214.
  • [11] Yuan X. 2007. Experimental study of electrical conductivity of carbon nanotube, nanofiber buckypapers and their composites. MSc Thesis, Florida State University, Department of Industrial & Manufacturing Engineering, U.S.
  • [12] Dyre J. Schroder T. 2000. Universality of ac conduction in disordered solids. Reviews of Modern Physics, 72: 873-892.
  • [13] Akram M., Javed A., Rızvı T.Z. 2005. Dielectric properties of industrial polymer composite materials. Turkish Journal Physics, 29: 355-362.
  • [14] Yang Q., Liu L., Hui D., Chipara M. 2016. Microstructure, electrical conductivity and microwave absorption properties of g-FeNi decorated carbon nanotube composites. Composites Part B, 87: 256-262.
  • [15] Pethrick R.A., Hayward D. 2002. Real time dielectric relaxation studies of dynamic polymeric systems. Progress in Polymer Science, 27: 1983-2017.
  • [16] Li Y., Cordovez M., Karbhari V.M. 2003. Dielectric and mechanical characterization of processing and moisture uptake effects in E-glass/epoxy composites. Composites Part B, 34: 383- 390.
  • [17] Chen Y., Wang S., Pan F., Zhang J. 2014. A numerical study on electrical percolation of polymer- matrix composites with hybrid fillers of carbon nanotubes and carbon black. Journal of Nanomaterials, 2014: 1-9.
Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2012
  • Yayıncı: Bitlis Eren Üniversitesi Rektörlüğü
Sayıdaki Diğer Makaleler

$Bi_{2.1}Sr_{2.0}Ca_{1.1}Cu_{2.0}O_y$ İçin Yapısal Bozukluklara Bağlı Olan Empirik Model İle Olası Maksimum Kritik Geçiş Sıcaklıklarının Belirlenmesi

Ümit ERDEM, Gürcan YILDIRIM

4-butoxybenzylidene-4’-butylaniline (BBBA) Sıvı Kristalinin Geniş Sıcaklık Aralığında İncelenmesi: Optik, Dielektrik, Kalorimetrik ve Kızılötesi Spektroskopik Analiz

Atilla Eren MAMUK, Nejmettin AVCI

Kablosuz Algılayıcı Ağlarında Trafik Kontrollü Gezgin Yönlendirme Yöntemi

Sercan YALÇIN, Ebubekir ERDEM

COVID-19 Tedavisi İçin Türkiye’de Belirlenen Hastanelerin Seçiminde Etkili Olan Kriterlerin Değerlendirilmesi

Kevser YURDAKUL, Şeyda GÜR, Tamer EREN, Hacı Mehmet ALAKAŞ

Karbon Nanotüp Katkılı Levha Kalıplama Pestilinin AC Elektriksel İletkenliğinin ve Dielektrik Özelliklerinin İncelenmesi

Aykut ILGAZ, Deniz PERİN

5G Haberleşme İçin Geniş bant Mikroşerit Anten Tasarımı ve Alttaş Kalınlığının Anten Performansına Etkisinin İncelenmesi

Bilal TÜTÜNCÜ, Mahmut KÖSEM

Hidroelektrik ve Termik Santrallerin Karbon Emisyonu Üzerindeki Etkilerinin Araştırılması: Eskişehir İli Örneği

Yıldırım BAYAZIT

Ceviz, Fındık ve Yerfıstığı Kabuklarını Kullanarak Sipermetrinin Çevreden Uzaklaştırılması

Deniz TÜRKÖZ ALTUĞ

Determination of Possible Maximum Critical Transition Temperatures with Empirical Model Depending on Structural Disorders-Defects for Bi2.1Sr2.0Ca1.1Cu2.0Oy System

Ümit ERDEM, Gürcan YILDIRIM

Fuzzy Logic Based Power Factor Correction in Single Phase AC-DC System

Mehmet Akif ŞENOL