Geri Dön

Karbon esaslı nano partikül takviyeli pla matrisli kompozitlerin eriyik yığma metodu ile üretimi ve özelliklerinin araştırılması

Production and properties investigation of carbon-based nanoparticle reinforced pla matrix composites by melt deposition method

PDF İndir

  1. Tez No: 1019623
  2. Yazar: ALPEREN SOLMAZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SUAT BAHAR BAŞTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışma, grafen nano-plaka takviyeli polilaktik asit (PLA) matrisli kompozitlerin eklemeli imalat yöntemiyle üretilmesini ve bu kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerinin değerlendirilmesini amaçlamaktadır. Yaygın olarak kullanılan Fused Deposition Modeling (FDM) – Eriyik Yığma Modelleme (EYM) metodu, üç boyutlu (3D) baskı alanında bilinen bir yöntemdir ve mevcut çalışma, bu yöntemin grafen içeren PLA matrisli kompozitlerinin üretimindeki potansiyelini ortaya koymayı hedeflemektedir. Tezin ilk adımı, üç farklı oranda (kütlece 0%0,5, %1 ve %1,5) grafen nano-plaka takviye fazı ile PLA matrisinin karıştırılmasını ve akabinde filament üretimini içermektedir. Ardından, hazırlanan kompozit filamentlerin EYM yöntemi ve 3D baskı ile çeşitli geometrik formlara dönüştürülmesi gerçekleştirilmiştir. Üretilen numunelerin performansı, mekanik ve termal karakterizasyon teknikleri ile değerlendirilmiştir. Tez kapsamında kompozit numunelerin düzlem içi özellikleri (elastisite modülü ve çekme mukavemeti gibi) çekme testi ile belirlenirken düzlem dışı karakteristikleri de (eğme modülü ve eğme mukavemeti gibi) üç nokta eğme testi ile tespit edilmiştir. Charpy/Izod testi ise malzemenin darbeye karşı dayanıklılığı ile ilgili veri sağlanmıştır. Partikül katkılı kompozitlerin ve saf halde matrisin yüzey sertlik değerleri Shore-D tipi sertlik fikstürü ile belirlenmiştir. Hazırlanan numunelerin termal özellikleri termal gravimetrik analiz (TGA) ile saptanmıştır. Böylelikle kompozit yapıların ısıl davranışları ve bozuma sıcaklık aralıkları gibi temel ısıl parametreleri karşılaştırılmıştır. Çalışma içeriğinde elde edilen deneysel sonuçlar değerlendirildiğinde, özellikle kütlece %1,5 grafen nano-plaka katkısının PLA matrisli kompozitlerin çekme, eğme ve kısmen darbe özelliklerini saf matrise kıyasla arttırdığı gözlenmiştir. Rijit partikül varlığı basma özelliklerini kısmen olumsuz etkilemiş ve saf PLA, kompozit örneklere göre maksimum performansı sergilemiştir. Bununla birlikte, kompozit numuneler arasında %1 grafen/PLA örnekler diğer iki konsantrasyondaki kompozitler ile karşılaştırıldığında en düşük mekanik özellikleri sergilemiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılan mikroyapısal karakterizasyonda, bu numunelerin diğerlerine kıyasla belirgin ix biçimde daha fazla boşluk içerdiği gözlenmiştir. İlaveten, grafen varlığı termal davranış ve bozunma sıcaklığı açısından olumsuz bir değişiklik yaratmamıştır. Yapılan tüm test ve analizler ışığında EYM tekniği ile üretilen kompozitlerde, %1,5 grafen konsantrasyonunun eşik bir değer olduğu, mekanik özellikleri arttırdığı ancak ısıl karakteristikleri de koruduğu ortaya çıkarılmıştır.

Özet (Çeviri)

This study aims to produce graphene nano-platellet reinforced polylactic acid (PLA) matrix composites by using an additive manufacturing method and to evaluate the mechanical and thermal properties of these composites. The widely used Fused Deposition Modeling (FDM), also known as the Fused Filament Fabrication (FFF) technique, is a well-known method in the field of three-dimensional (3D) printing, and the present study aims to reveal the potential of this method for the production of graphene-containing PLA matrix composites. The first stage of the study involves mixing the PLA matrix with graphene nanoplatellet reinforcement at three different weight ratios (0.5 wt.%, 1 wt.%, and 1.5 wt.%), followed by filament production. Subsequently, the prepared composite filaments were transformed into various geometric shapes using the FDM technique and 3D printing. The performance of the produced specimens was evaluated through mechanical and thermal characterization techniques. Within the scope of the study, the in-plane properties of the composite specimens (such as elastic modulus and tensile strength) were determined by tensile tests, while their out-of-plane characteristics (such as flexural modulus and flexural strength) were identified by three-point bending tests. The Charpy/Izod impact test provided data regarding the impact resistance of the material. The surface hardness values of both the particle-reinforced composites and the neat matrix were determined using a Shore D hardness tester. The thermal properties of the prepared specimens were determined by thermogravimetric analysis (TGA). Accordingly, key thermal parameters such as the thermal behavior and degradation temperature ranges of the composite structures were compared. When the experimental results obtained in the study were evaluated, it was observed that especially the xi addition of 1.5 wt.% graphene nanoplatellets increased the tensile, flexural, and partially the impact properties of PLA matrix composites compared to the neat matrix. The presence of rigid particles partially adversely affected the compressive properties, and neat PLA exhibited the maximum performance compared to the composite samples. However, among the composite specimens, the 1 wt. % graphene/PLA samples exhibited the lowest mechanical properties when compared with the composites at the other two concentrations. Microstructural characterization performed by scanning electron microscopy (SEM) revealed that these samples contained significantly more voids compared to the others. In addition, the presence of graphene did not cause to any negative effects in terms of the thermal behavior and degradation temperature. In light of all tests and analyses, it was concluded that a graphene concentration of 1.5 wt.% represents a threshold value for composites produced by the FDM technique, enhancing mechanical properties while preserving thermal characteristics.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    948776

    Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships

    Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi

    HANDAN PALAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU

  2. Tez No

    424406

    Nano parti̇kül takvi̇yeli̇ bakir esaslı fonksi̇yonel derecelendi̇ri̇lmi̇ş elektri̇k kontak malzemeleri̇ni̇n üreti̇mi̇ ve karakteri̇zasyonu

    The fabrication and characterizarion of nano particle reinforced-copper matrix functionally graded electrical contact materials

    TEMEL VAROL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Metalurji MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYKUT ÇANAKÇI

  3. Tez No

    737004

    Yerli grafen nano plakalarla takviye edilmiş Al-Cu esaslı alaşım matrisli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemi ile üretimi, ısıl işlemi ve karakterizasyonu

    Production of native graphene nano platelets reinforced Al-Cu alloy based composi̇tes wi̇th powder metallurgy, heat treatment and characterization

    KÜBRA ÇANKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Metalurji MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NAZLI AKÇAMLI

  4. Tez No

    988287

    Çok katmanlı fonksiyonel Nİ-W esaslı kompozit kaplamaların mikroyapısal ve tribolojik özelliklerinin geliştirilmesi

    Improvement of microstructural and tribological properties of multi-layer functional Nİ-W based composite coatings

    ERHAN DURU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Metalurji MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERDAR ASLAN

  5. Tez No

    389491

    Designed-in molecular interactions and cross-linking interface for superior nanocomposites: A multi-scale insight

    Moleküler etkileşimlerin ve çapraz bağlanmış arayüzün üstün nanokompozit malzemeler için tasarımı:Bir çok-boyutlu anlayış

    ELİF ÖZDEN YENİGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Polimer Bilim ve TeknolojisiSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MELİH PAPİLA

Geri Dön