Stereolitografi ile üretilen kompozitlerde karbon nanotüp ve karbon nanofiber takviyesinin mekanik, termal ve elektriksel özelliklerinin araştirilmasi
Investigation of mechanical, thermal and electrical properties of carbon nanotubes and carbon nanofiber reinforcement in composites produced by stereolithography
- Tez No: 975428
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DİLŞAD AKGÜMÜŞ GÖK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: SLA, reçine, MWCNT, CNF, eklemeli imalat, SLA, Resin, MWCNT, CNF, Additive manufacturing
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Aydın Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Matematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, stereolitografi (SLA) yöntemiyle üretilen standart reçinenin yapısal, termal, elektriksel ve mekanik özelliklerine karbon esaslı nano takviyelerin etkisi araştırılmıştır. Saf reçineden numuneler hazırlanmış ve daha sonra reçineye farklı oranlarda (%0.75, %1, %1.25) çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve karbon nanofiber (CNF) eklenmiştir. Numunelere sertlik, çekme, yüzey pürüzlülüğü, yoğunluk, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile enerji dağılımlı spektroskopi (EDS), eş zamanlı termal analiz (STA) ve elektriksel iletkenlik testleri uygulanmıştır. Çekme testleri sonucunda, saf reçinenin en yüksek elastisite modülüne sahip olduğu, MWCNT katkısının özellikle yüksek oranlarda agregasyon sebebiyle mekanik özellikleri düşürdüğü gözlenmiştir. Buna karşılık, CNF takviyesi %0.75 oranında çekme dayanımı ve süneklikte önemli bir iyileşme sağlamış, ancak daha yüksek katkı oranlarında mekanik performans azalmıştır. Takviye oranı arttıkça sertlikte de gözle görülür artışlar meydana gelmektedir. En iyi sonuç %1.25 CNF takviyesinde elde edilmiştir. FTIR ve XRD analizleri nanoyapı katkılarının reçine yapısındaki karakteristik bağlar ve kristallenme düzeni üzerinde değişimlere yol açtığını ortaya koymuştur. SEM-EDS ve yüzey pürüzlülüğü incelemeleri, yüksek katkı oranlarında nanoyapıların homojen dağılmaması sonucunda yüzeyde ciddi düzensizlikler meydana gelmiş, topaklanma eğilimini ve bunun mekanik performansa olumsuz etkilerini doğrulamıştır. STA sonuçları nanoyapı katkılarının termal kararlılığı etkilediğini, elektriksel iletkenlik testleri ise katkı türü ve oranına bağlı olarak iletkenlikte artış sağlandığını göstermiştir. Bu bulgulara göre CNF katkısı, yüksek dayanım ve aşınma direnci gerektiren yapısal uygulamalarda (biyomedikal implantlar, otomotiv parçaları, darbeye maruz plastik bileşenler) öne çıkmaktadır. MWCNT katkısı ise elektriksel iletkenliği artırarak ESD kaplamaları, sensörler ve iletken polimer kompozitler için uygun bir takviye malzemesi olarak değerlendirilebilir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the effects of carbon-based nano-reinforcements on the structural, thermal, electrical, and mechanical properties of standard resin produced by stereolithography (SLA). Neat resin samples were prepared, and different ratios (0.75%, 1%, 1.25%) of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and carbon nanofibers (CNFs) were incorporated. The samples were tested for hardness, tensile strength, surface roughness, density, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) with energy-dispersive spectroscopy (EDS), simultaneous thermal analysis (STA), and electrical conductivity. Tensile tests showed that neat resin exhibited the highest elastic modulus, while MWCNT reinforcement, especially at higher ratios, reduced mechanical properties due to aggregation. In contrast, 0.75% CNF improved tensile strength and ductility, while 1.25% CNF provided the highest hardness, though higher loadings decreased overall performance. FTIR and XRD revealed changes in molecular bonding and crystallinity, whereas SEM-EDS and roughness analyses confirmed poor dispersion and agglomeration at higher contents, negatively affecting mechanical behavior. STA indicated changes in thermal stability, and conductivity tests showed enhancements depending on reinforcement type and ratio. Overall, CNF reinforcement is more suitable for structural applications requiring high strength and wear resistance (biomedical implants, automotive parts, impact-exposed components), while MWCNT reinforcement enhances electrical conductivity, making it promising for ESD coatings, sensors, and conductive polymer composites.
Benzer Tezler
- Fabrication of carbon nanotube reinforced plastic matrix composites using 3 dimensional printing
3 boyutlu yazıcı kullanarak karbon nanotüp takviyeli nano kompozit üretimi
ALTUĞ AKPINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
- Sterolitografi ile üretilen kompozitlerde nano toz katkısının mekanik ve fiziksel özelliklere etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of nano powder additives on mechanical and physical properties of composites produced by stereolithography
MAMOUN K.M. ALSHIHABI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT YUNUS KAYACAN
- Ahşap karıştırılmış reçine kullanarak stereolitografi teknolojisi ile yeni bir kompozit malzeme üretimi
Production of a new composite material with stereolithography technology using wood mixed resin
RABİA SARITEPECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Ağaç İşleriHacettepe ÜniversitesiAğaç İşleri Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTAN YESARİ HASTÜRK
- Shear induced fiber alignment and acoustic nanoparticle micropatterning during stereolithography
Stereolitografi sırasında kayma kaynaklı fiber oryantasyonu ve akustik nanoparçacık mikroşekillendirmesi
DORUK ERDEM YUNUS
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiLehıgh UnıversıtyMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. YALING LIU
- Additive manufacturing of Ti3C2TX mxene reinforced hydroxyapatite porous scaffolds
Ti3C2TX mxene takviyeli hidroksiapatit gözenekli yapı iskelelerinin eklemeli imalatı
PAŞA YAMAN
Doktora
İngilizce
2026
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
PROF. DR. CELALETDİN ERGUN