Ti15Mo alaşımı yüzeyinde ince film bazlı tio2 nanotüp yüzeylerin üretimi ve özelliklerinin araştırılması
Production of thin film based tio2 nanotube surfaces on Ti15Mo alloy surface and investigation of their properties
- Tez No: 944173
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SITKI AKTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Giresun Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Ti15Mo alaşımı korozyon ve biyouyumluluk özellikleri ile öne çıkan bir biyomalzemedir. Alaşımda bulunan molibden, alaşıma sağlamlık ve sertlik vermektedir. Bu özellikleri ile son yıllarda ilgi görmektedir. Vücutta biyomalzeme kullanımı için biyouyumluluk ve biyoaktiflik özelliklerinin arttırılması gerekmektedir. Bunun için de malzeme yüzeyine çeşitli yüzey modifikasyonu yöntemleri uygulanmaktadır. Bu çalışmada biyouyumluluğu arttırmak için Ti15Mo yüzeyine farklı voltaj değerlerinde (25V, 27.5V, 30V, 32.5V, 35V) 1 saat anodik oksidasyon (AO) işlemi uygulanmıştır. Üretilen yüzeylerin kristal yapıları, yüzey morfolojileri, elemental dağılımları, elastik modülleri, sertlik değerleri ve yüzey ıslanabilirlik özellikleri belirlenmiştir ve malzemeler arasında kıyaslama yapılmıştır. AO işlemi sonucunda tüm yüzeyler TiO2 (anataz) elde edilmiş ve EDX sonuçları da elementlerin homojen şekilde yüzeyde oluştuğunu göstermektedir. Uygulama potansiyelinin artmasıyla birlikte yüzeydeki gözeneklerin arttığı ve 35V' ta düzenli ve sıralı nanotüp yapısı elde edilmiştir. Yüzeylerin antibakteriyel özelliklerini iyileştirmek için düzenli ve sıralı nanotüp yapısı oluşturulan 35V uygulama potansiyelinde 5 adet numune AO işlemi uygulanmıştır. 4 adet numunenin yüzeyine manyetik sıçratma metodu kullanılarak 10 nm kalınlığında Cu, SiO2, %50Cu-%50SiO2 ve %30Cu-%70SiO2 ince filmler büyütülmüştür. İnce film büyütülen yüzeylerin morfolojileri, elementel dağılımları, yüzey ıslanabilirlik özellikleri Ti15Mo ve AO-Ti15Mo yüzeyleri ile kıyaslanmıştır. SEM görüntüleri incelendiğinde ince film kaplamaları yüzey morfolojisini etkilemediği görülmüştür ve EDX sonuçlarında ince film kaplamalarının nanotüplerin iç yüzeylerine ulaştığı tespit edilmiştir. İnce film kaplanan yüzeylerin temas açı değerlerinde bütün yüzeylerin hidrofilik olduğu belirlenmiştir. Cu ince film büyütülen yüzeyin temas açı değeri diğer yüzeylere kıyasla en yüksek değere sahipken Si katkılanan yüzeylerin temas açı değerlerinde düşüş tespit edilmiştir. Büyütülen ince filmlerin E. coli bakterilerine karşı gösterecekleri antibakteriyel aktiviteleri, yeniden kültürleme sonrasında Mueller-Hinton agar plakaları üzerinde oluşan kolonilerin sayılmasıyla belirlenmiştir. Antibakteriyel testler sonucunda Cu ince film kaplı yüzeyin bakteri tutumunu %57 oranında azalttığı tespit edilmiştir. Ayrıca %50 Cu ve %50 Si ince film yüzeylerinin Cu ince filmlere göre %45 daha etkili olduğu ve Ti15Mo yüzeyine kıyasla E.coli bakterilerinin tutunmasını %80 oranında düşürdüğü tespit edilmiştir. Ayrıca Si oranının %100 ve %70 uygulandığı yüzeylerde E.coli koloni sayısında %100'e yakın artışa sebep olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak uygulanan yüzey modifikasyon işlemlerinin biyouyumlu yüzeyler geliştirmeye imkân sağladığı görülmektedir. Cu ince filmine yapılan %50 oranında Si ilavesinin antibakteriyel özelliği arttırdığı açıkça görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Ti15Mo alloy is a prominent biomaterial due to its corrosion resistance and biocompatibility. The presence of molybdenum in the alloy enhances its strength and hardness, making it increasingly attractive in recent years. For biomedical applications, it is crucial to improve both biocompatibility and bioactivity. Therefore, various surface modification techniques are applied to enhance the material's surface properties. In this study, anodic oxidation (AO) was applied to Ti15Mo surfaces at different voltages (25V, 27.5V, 30V, 32.5V, and 35V) for 1 hour to improve biocompatibility. The resulting surfaces were characterized in terms of crystal structure, surface morphology, elemental distribution, elastic modulus, hardness, and wettability, and comparisons were made among the samples. After the AO process, all surfaces exhibited TiO₂ (anatase) phase, and EDX analysis confirmed a homogeneous elemental distribution. With increasing applied voltage, surface porosity increased, and a well-ordered nanotube structure was obtained at 35V. To enhance the antibacterial properties of the surfaces, five samples were anodized at 35V to form ordered nanotube structures. Thin films with a thickness of 10 nm, including Cu, SiO₂, 50%Cu–50%SiO₂, and 30%Cu–70%SiO₂, were deposited onto four of these samples using the magnetron sputtering technique. The surface morphologies, elemental distributions, and wettability properties of the coated surfaces were compared with those of untreated Ti15Mo and AO-treated Ti15Mo surfaces. SEM images indicated that the thin film coatings did not alter the surface morphology, and EDX results revealed that the coatings penetrated the inner walls of the nanotubes. All coated surfaces exhibited hydrophilic behavior. The contact angle of the Cu-coated surface was the highest, whereas the Si-containing surfaces showed lower contact angle values. The antibacterial activity of the coated surfaces against E. coli was assessed by counting bacterial colonies formed on Mueller-Hinton agar plates after re-culturing. Results showed that the Cu-coated surface reduced bacterial adhesion by 57%. Furthermore, the 50%Cu–50%SiO₂ coated surface was 45% more effective than the Cu-only surface and reduced E. coli adhesion by 80% compared to untreated Ti15Mo. In contrast, surfaces with 100% and 70% Si content exhibited a nearly 100% increase in E. coli colony count. In conclusion, the surface modification techniques applied in this study effectively contributed to the development of biocompatible surfaces. The addition of 50% Si to the Cu thin film significantly enhanced its antibacterial properties.
Benzer Tezler
- Toz metalürjisi ile üretilen titanyum alaşımı biyomalzemelerin korozyon ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of corrosion and wear behaviors of titanium alloy biomaterials produced by powder metallurgy
İJLAL ŞİMŞEK
Doktora
Türkçe
2017
BiyomühendislikKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURSUN ÖZYÜREK
- Diş implant malzemesi olarak kullanılan Titanyum alaşımlarının mekanik ve korozyon özelliklerinin belirlenmesi
Determination of mechanical and corrosion properties of titanium alloys used as external implant material
AHMET DOĞAN AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP SADELER
- Development and characterization of biomedical porous Ti-15Mo alloy
Gözenekli Ti-15Mo biyomedikal alaşımının geliştirilmesi ve karakterizasyonu
HUSSEIN BASIM BAQER OBAIDA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN DEMİRTAŞ
- PVD yöntemi ile gümüş kaplanmış titanyum alaşımlarının aşınma, korozyon ve biyouyumluluk özelliklerinin araştırılması
Investigation of abrasion, corrosion and biocompatibility properties of silver coated titanium alloys by PVD method
EMRAH MELETLİOĞLU
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP SADELER