Investigation of photothermal properties of bismuth-tin core-shell particles derived from liquid metals
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji Ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: DOĞU ŞEYDA
Danışman: Simge Çınar Aygün
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez, sıvı metallerden elde edilen bizmut-kalay (BiSn) çekirdek-kabuk parçacıklarının fototermal özelliklerini, yapısal karakterizasyonlarına ve optik özelliklerine odaklanarak araştırmaktadır. Ötektik kompozisyonda (ağ. %58 Bi) BiSn alaşımından sentezlenen parçacıklarının kılıfları kusur bakımından zengin SnO fazından oluşurken çekirdeklerinde sıvı halde metal faz bulunmaktadır. Optik karakterizasyonlar, BiSn çekirdek-kabuk parçacıklarının görünür ve yakın kızılötesi bölgelerinde %80 geniş bant ışık soğurma yeteneğine sahip olduğunu ortaya koymuştur. Fototermal özelliklerin keşfi, BiSn parçacıklarının NIR altında hızlı sıcaklık artışları gösterdiğini ve saniyeler içinde 150°C kadar yüzey sıcaklıklarına ulaştığını göstermiştir. Parçacıkların fototermal dönüşüm verimlilikleri, diğer sıvı metal bazlı fototermal sistemlerle karşılaştırılmış ve BiSn parçacıklarının üstün performansının altı çizilmiştir. Çekirdek-kabuk yapısının ısıl işlemle kontrol edilebilmesi, fototermal özellikleri önemli ölçüde etkileyerek bu dönüşüm mekanizmasının keşfinin önünü açmıştır. Kusur bakımından zengin SnO kabuğu ve çekirdeğinin metalik seviyedeki termal iletkenliği, %90 oranında ışık-ısı dönüşümünü kolaylaştırdığı ortaya konmuştur. Parçacıkların ışık soğurma yetenekleri, güneş ışığı altında bir su ısıtma uygulamasında gösterilmiştir. Ek olarak, yumuşak aktüatörler için ışığa duyarlı katmanlar olarak kullanımları araştırılmıştır. Parçacıkların hızlı ısıtma/soğutma yetenekleri, farklı tasarım yollarıyla üretilen polidimetilsiloksan (PDMS) aktüatörlerinin lazerle tetiklenen çalıştırılması için etkili olmuştur. Bu tez, sıvı metal fototermal malzemeler hakkındaki araştırmalara katkıda bulunarak BiSn çekirdek-kabuk parçacıklarının sentezi, karakterizasyonu ve uygulaması hakkında içgörüler sunmaktadır. Bulgular, bu malzemelerin gelişmiş fototermal performansları aracılığıyla ışık enerjisiyle ilgili teknolojileri ilerletme potansiyelini vurgulamaktadır