Karbon nanotüp ilavesinin alümina esaslı seramiklerin yapı ve özelliklerine etkisi

Abstract

Mikro dişlilerin MEMS (microelectromechanical systems) uygulamalarında kullanımı birçok avantajlar sağlamaktadır. Bunlardan bazıları uzun kullanım ömrü, kompakt tasarım ve yüksek verimliliktir. MEMS araştırmalarında çoğunlukla silisyum kullanılmaktadır, bu nedenle mikro dişlilerde karşılaşılan önemli sorunlardan bazıları silikon temelli parçaların yüksek sıcaklığa dayanıksız, ısı iletim kabiliyetinin düşük ve çatlama eğiliminin yüksek olmasıdır. Bu hususta, karbon nanotüp (CNT) takviyeli alümina seramik kompozitleri MEMS cihazlarında kullanım konusunda uygun bir adaylık teşkil etmektedir. Bu duruma ek olarak LIGA, FIB (focus ion beam), lazer ile mikro işleme (laser micro machining), micro-elektro deşarj işleme gibi MEMS üretim teknikleri pahalı ve yavaş olan silikon temelli bütünleşmiş devre teknolojisinden uyarlanmıştır. Bu nedenle elektrokinetik biriktirme tekniği (EKB) düşük maliyetli ve hızlı olarak mikro parça üretimi için uygundur. Alümina seramikleri yüksek sertlik ve aşınma dayanımı sergilemektedir ancak, düşük eğme dayanımı ve tokluk özelliklerine sahiptirler. Karbon nanotüplerin üstün esneklikleri alüminanın kırılma tokluğunun artırılmasında etkin olabilir. Bu duruma ek olarak alüminanın elektriksel ve termal iletkenliği karbon nanotüplerin ilavesi ile belirgin bir biçimde artırılabilir, ancak karbon nanotüplerin ana faz içinde homojen dağılımının sağlanması ve kuvvetli ara yüzey bağlanmasının gerçekleşmesi için fonksiyonelleştirilmeleri gerekmektedir. Geleneksel fonksiyonelleştirme yöntemleri ile nanotüplerin üzerinde hatalar oluşmakta ve bu nedenle mekanik ve diğer özelliklerinde kaçınılmaz azalma gerçekleşmedir. Bu nedenle yeni bir yaklaşım olarak hidrotermal sentezleme yöntemi kullanılıp arzu edilen özelliklere sahip CNT/alümina kompozitleri üretilmiş, akabinde EKB yöntemi kullanılarak seramik mikro parçalar imal edilmiştir.