The Effect Of Boron Nitride And Boron Carbide Additives On The Properties Of Mesophase Pitch Based Carbon Foam

Abstract

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006Karbon köpüğü yeni ve ileri karbon malzemelere önemli bir örnektir ve düşük yoğunluk, yüksek ısıl iletkenlik, gözenekli yapı ve dayanıklılık en önemli özellikleridir. Karbon köpüğü ısıyı bakırdan altı, aluminyumdan ise dört kat daha fazla iletebilmektedir. Bir çok endüstri karbon köpüğünü özelliklerine bağlı olarak kendi amaçları doğrultusunda kullanabilir. Örneğin, karbon köpüğü yüksek ısıl iletkenliğinden dolayı bilgisayar işlemcilerinde heat sink olarak, düşük yoğunluğundan dolayı hafif malzemelerde kullanılnamktadır. Karbon köpüğü ayrıca dişçilikte ve kemiklerde de kullanılmaktadır. Yapılan bu çalışmada, Mezofaz zift bazlı karbon köpüğünün üretilmesinde uygulanan proses şöyledir; mezofaz zift alüminyum mold içinde ve otoklava yerleştirilir. Burada erime noktasının üzerine kadar ısıtılır, sisteme basınç verilir. Basıncın hızlıca boşaltılmasından sonra, stabilizasyon ve karbonizasyon işlemleri ile karbon köpüğü ele geçirilir. Bu yöntemle elde edilen karbon köpüğü stereo mikroskop, Taramalı elektron mikroskop, cıva porozimetre ve sıkıştırılabilirlik testi ile karakterize edilir. Üretilen karbon köpüklerinin yoğunlukları ölçülmüştür. Karakterizasyon sonuçlarına göre ise değişik proses şartlarında üretilen karbon köpüğünün yapısı belirlenmiş olur. Bu çalışmada değişik sıcaklıklar, bor nitrür ve bor karbür katkı malzemeleri, farklı yumuşama noktalarına sahip ziftlerin kullanılması ile karbon köpüğü üretimi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneylerin sonucunda, artan sıcaklıkla daha homojen, yoğun, dayanıklı ve gözenekli karbon köpüğü elde edilmiştir.Carbon foam is an important example of the new and advance carbon materials, which has low density, high compressive strength, high porosity and high thermal conductivity. The thermal conductivity of carbon foam is six times higher than copper and four times higher than aluminium. Potential application area of carbon foam is huge; many industries used carbon foam for different purposes related to its properties and characterisation. For example due to its high thermal conductivity carbon foam used as a heat sink in a computer precursors, or its used in light weight antennas because of its low density, carbon foam even found application in bone surgery and dentistry. In this study, mesophase pitch based carbon foam is produced. In the production pitch is introduced in an autoclave. The autoclave is heated above the melting temperature of the pitch. The autoclave is pressurize, then depressurized rapidly. Later, stabilization and carbonization step leads to obtain carbon foam. Carbon foam produced with this technique was characterized with stereomicroscopy, scanning electron microscopy (SEM), mercury Porosimetry, and compressive testing. Also density of the samples was measured. The structures and properties of the produced carbon foams are investigated with respect to the parameters involved and further using the characterization results. The parameters, investigated are the effect of boron nitride and boron carbide additives, production at different temperatures and production of the foam with different kinds of pitches having different softening point values. As a result of these experiments it is found that; more homogenoes, interconnected, better structured, higher density, higher compressive strentgh and higher porosity carbon foams are derived with increase in temperature.Yüksek LisansM.Sc