Grafen ve karbon nanotüpler yüzlerce potansiyel uygulamaya sahiptir fakat kullanışlı cihazlar ve ürünler içerisine nano boyutlu karbon parçacıklarının uygulanması için üst düzey işleme teknikleri gerekmektedir. Bu tez, fonksiyonel grafen , MWCNT malzemeler ve bunların kullanıldığı poli(vinilpirolidon), poli(vinilkaprolaktam), poli(vinilimidazol), polieteramin, poliamid, polianilin gibi hibrit polimerlerin hazırlanması ve bu malzemelerin temel yapı-özellik ilişkilerini anlamak amacıyla yeni metodlar kullanılarak fonksiyonel grafen ve MWCNT?leri açıklamaya çalışır. Termal ve yüzel analiz teknikleriyle beklenmedik önemli sonuçlar gösteren polihedralsilseskuioksan(POSS)-MWCNT ve POSS-grafen malzemeler, POSS-(NH2)8 ve POSS-(Cl)8 kullanılarak hazırlanmıştır. Grafen hazırlanmasında hammadde olarak grafit kullanıldı. Grafenden üretilen nanokompozitler alışılmadık termal davranış etkileri göstermiştir. Önerilen fiziksel hipotezler kompozitin çoğunluğunu oluşturan bireysel grafen tabakalarıyla polimer zincirlerinin moleküler düzeydeki etkileşimleri ile açıklanmıştır. Farklı matriks bileşenleri içeren kompozit örneklerinin yüzey ve fiziksel özelliklerinin araştırılmasında SEM-EDX, TEM, SEM, XRD, XPS, Raman ve FT-IR analizleri kullanılmıştır. Çeşitli uygulamalarda ümit vadeden POSS fonksiyonel hibrit malzemeler, fonksiyonel grafen ve MWCNT?den hazırlanmıştır ve bu hibrit malzemeler yüksek termal özellikler göstermiştir. Aynı zamanda diamin kompleks oluşturmak amacıyla poliamin fonksiyonel ağ yapıların sentez prosedürleri araştırıldı ve yapısal karakterizasyon sonucu yapının çapraz bağlı olduğu belirlendi. Ardı ardına pek çok kontrollü yaklaşım ile vinilprolidon ve vinil imidazol gibi monomerler grafen matriks üzerine, eş zamanlı kendiliğinden polimerizasyon ile kovalent olarak bağlandı. Fe3O4 ile metalo grafen XPS anlizi ile başarılı bir şekilde karakterize edilmiştir. XPS analizi kadar FTIR ve Raman Spektroskopik teknikleri de ileri mofikasyon reaksiyonları ve yapısal düzenlemelerde önemli bilgiler sağladığı açıktır. Bununla birlikte TGA, DTA TEM, SEM, XRD gibi ileri yapısal analizler, grafen ve MWCNT üzerindeki yüzey modifikasyonlarını göstermektedir.
Graphene and carbon nanotubes have hundreds of potential applications but require innovative processing techniques to manipulate the nano sized carbon particles into useful devices and products. This thesis describes efforts to functionalize graphene and multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) using novel methods with the goals of increasing the understanding of fundamental structure ? property relationships within these materials, and the preparation of functional graphene and MWCNT materials and use them for the preparation of hybrid polymers such as; polypyrrolidone, poly(vinylcaprolactame), poly(vinylimidazole), polyetheramine, polyamide, polyaniline. Polyhedralsilsesquioxane (POSS)-MWCNT and POSS-graphene hybrid materials prepared by using POSS-(NH2)8 and POSS-Cl)8 showed unexpected important results by thermal and surface analysis. Graphite was used as the raw material for the preparation of graphene. Nanocomposites produced from the graphene exhibited unusual thermal behavior effects. The proposed physical hypotheses explained by molecular level interactions the polymeric chains with individual graphene plates occupying most of the composite volume. SEM-EDX, TEM, SEM, XRD, XPS, Raman and FT-IR analysis were used to investigated of the surface and corresponding physical properties of composite sample contain different matrix component. POSS functionalized hybrid materials with promising properties in various applications prepared from the functionalized graphene and MWCNT and these hybrid materials showed high performance termal properties. Synthetic procedures of polyamine functionalized networks with the aim of diamine complexes were also explored and the result of the structural characterization showed cross-linked structure. Subsequently a more controlled approach in which vinylpyrrolidone and vinylimidazole etc. monomers were covalently attached to the graphene matrix followed by in situ self polymerization. Metallo graphene with Fe3O4 have been successfully characterized with XPS analysis. It is clear that FT-IR and Raman Spectroscopic technique as well as XPS analysis provides useful signatures of the structural formation and post treatment reactions. However further structural analysis with TGA, DTA, TEM, SEM, and XRD has shown the surface modification of MWCNT and graphene.
