Ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen esaslı çok fonksiyonlu polimer kompozitlerin geliştirilmesi
Development of ultra high molecular weight polyethylene based multifunctional polymer composites
- Tez No: 751902
- Danışmanlar: PROF. DR. SELİM GÜRGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Elektriksel iletkenlik, Karbon nanotüp, Kompozit polimerler, Electrical conductivity, Carbon nanotube, Composite polymers
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora tez çalışması, karbon nanotüp (CNT) katkısının ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (UHMWPE) kompozitlerinin yüzey, mekanik ve elektriksel özellikleri üzerindeki etkilerini kapsamlı bir şekilde incelemektedir. Özellikle, havacılık ve uzay teknolojilerinde kritik öneme sahip yüzey ve mekanik davranışlar üzerinde durulmuştur. UHMWPE örnekleri, %0–2 ağırlık oranında CNT ile takviye edilerek kontrollü kalıplama basınçları ve sıcaklıkları altında işlenmiştir. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile yapılan yüzey analizleri, CNT katkısının yüzey pürüzlülüğünü artırdığını ve ağırlıkça %2 CNT yüklemesinde maksimum 113 nm değerine ulaştığını göstermiştir. Temas açısı ölçümleri, %0,5 CNT katkısına kadar hidrofobik özelliklerde iyileşme olduğunu, bunun üzerinde ise dolgu agregasyonu nedeniyle yüzeyin daha hidrofilik hâle geldiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, kalıplama parametrelerinin yüzey özelliklerini önemli ölçüde etkilediği, pürüzlülük ve ıslanabilirlik üzerinde belirgin değişiklikler yarattığı gözlemlenmiştir. Mekanik olarak, CNT takviyeli kompozitler sertlik ve elastik modül değerlerinde kayda değer artış göstermiştir; sertlik maksimum 5,51 GPa ve elastik modül maksimum 32,58 GPa değerine ulaşmıştır. Kalıplama basıncının artması mekanik performansı daha da güçlendirirken, yüksek işlem sıcaklıklarının bu kazançları bir miktar azalttığı belirlenmiştir. Elektriksel özellikler açısından ise CNT katkısı, UHMWPE kompozitlerinin elektriksel direncini önemli ölçüde azaltmış, yüksek kalıplama basınçları ile iletkenlik daha da artırılmış, sıcaklığın etkisi ise sınırlı kalmıştır. Bu çalışmanın yeniliği, yüzey, mekanik ve elektriksel özelliklerin entegre bir şekilde değerlendirilmiş olmasıdır; CNT/UHMWPE kompozitlerinin havacılık ve ileri mühendislik uygulamaları için CNT takviyesinin ve işlem parametrelerinin bütüncül bir etki analizini sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This doctoral research presents a comprehensive investigation into the effects of carbon nanotube (CNT) incorporation on the surface, mechanical, and electrical properties of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composites, with a particular emphasis on characteristics critical for aerospace and advanced engineering applications. UHMWPE specimens were reinforced with CNTs at concentrations ranging from 0 to 2 wt% and processed under precisely controlled molding pressures and temperatures. Atomic force microscopy (AFM) analyses revealed that CNT addition increased surface roughness, reaching a maximum of 113 nm at 2 wt % CNT. Contact angle measurements indicated enhanced hydrophobicity up to 0.5 wt % CNT, beyond which hydrophilic behavior was observed due to filler agglomeration. Additionally, molding parameters were found to significantly influence surface properties, modulating both roughness and wettability. Mechanically, CNT-reinforced composites exhibited substantial improvements, with hardness reaching up to 5.51 GPa and elastic modulus up to 32.58 GPa. Increased molding pressure further enhanced mechanical performance, while elevated processing temperatures slightly reduced these gains. Electrically, CNT incorporation significantly decreased the electrical resistance of UHMWPE composites, with higher molding pressures contributing to further conductivity enhancement, whereas temperature effects were minimal. The novelty of this study lies in the integrated evaluation of surface, mechanical, and electrical properties; it provides a holistic analysis of the effects of CNT reinforcement and processing parameters on CNT/UHMWPE composites for aerospace and advanced engineering applications.
Benzer Tezler
- Yumuşak zırh üretiminde kullanılan kumaşların balistik koruma özellikleri ve hareket kabiliyetinin incelenmesi
Investigation of ballistic protection features and mobility of fabrics used in soft armor production
ADEM VERDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Savunma ve Savunma TeknolojileriSüleyman Demirel ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞULE SULTAN UĞUR
- Investigation of thermal and mechanical behavior of carbon nanotube reinforced ultra-high molecular weight polyethylene composites under cryogenic conditions
Karbon nanotüp takviyeli ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen kompozitlerin termal ve mekanik davranışlarının kriyojenik koşullar altında incelenmesi
GÜLŞAH BAHÇELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Synthesis and rheological behavior of shear thickening fluids (stfs) for liquid armor applications
Sıvı zırh uygulamaları için kesme ile kalınlaşan sıvıların (kks) sentezlenmesi ve reolojik davranışları
SEMA YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Savunma ve Savunma Teknolojileriİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. METİN TANOĞLU
DOÇ. DR. EKREM ÖZDEMİR
- Karbon türevi dolgulu ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (PE) kompozit ve hibrit kompozit kaplamaların sürtünme ve aşınma davranışları
Friction and wear behaviors of carbon derivative filled ultra high molecular weight polyethylene (PE) composite and hybrid composite coatings
HİLAL DERE
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FERDA MİNDİVAN
- Fiber reinforced composites for ionizing radiation shielding
İyonlaştırıcı radyasyona karşı koruyucu lif takviyeli kompozit malzemeler
SAĞANAK YAĞMUR ARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve TeknolojisiYeditepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NEBAHAT ARAL YILMAZ