Production of multifunctional nanoparticle-reinforced polymer composite surfaces by photopolymerization method and investigation of performance characteristics

Basit Öğe Kaydı
dc.contributor.advisorÖzkan, İlkan
dc.contributor.authorAydın, Nadiye Merve
dc.date.accessioned2025-04-09T09:20:49Z
dc.date.available2025-04-09T09:20:49Z
dc.date.issued2025
dc.departmentEnstitüler, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
dc.descriptionLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
dc.description.abstract In the recent years, Stereolithography (SLA) type three-dimensional (3D) printers have gained increasing importance in the production of composite materials due to their high precision, low surface roughness, and minimal material waste. Also known as additive manufacturing (AM), 3D printing enables the fabrication of complex geometries that are difficult or impossible to achieve with conventional manufacturing techniques. This technology offers design flexibility and production efficiency, making it widely used in biomedical, automotive, aerospace, and defense sectors [1,2]. SLA technology, first introduced in the 1980s using UV lasers, is based on the principle of layer-by-layer polymerization of liquid photopolymer resins via computer-controlled ultraviolet light. During the process, semi-liquid raw materials are solidified into high-resolution and dimensionally accurate geometries. The mechanical, thermal, and electrical properties of parts produced using SLA can be precisely optimized compared to conventional production methods. With recent technological advancements, research on the fabrication of nanocomposite materials via SLA has significantly increased. The design freedom, cost-effectiveness, and production speed offered by SLA technology have accelerated investigations in this field. In this thesis, nanocomposite surfaces were fabricated by incorporating nanoparticles into a photopolymer resin with concentrations of 1%, 3%, and 5%. The specimens were produced layer-by-layer using an Anycubic SLA printer with a layer thickness of 50 microns. Surface resistivity measurements were performed in accordance with the TS EN 1149-1:2006 using an ELME Multimeg device under controlled conditions of 25°C and 50% relative humidity. The results indicated that all samples exhibited surface resistivity values exceeding 1012 ohms, confirming their high electrical insulation performance. Additionally, antibacterial activity tests, conducted in accordance with TS ISO 22196, revealed that all formulations exhibited more than 99% effectiveness against S. aureus and E. coli. Electromagnetic shielding effectiveness (EMSE) was evaluated based on scattering parameters, and the materials demonstrated a shielding effectiveness of less than 5 dB in the 8–12 GHz frequency range. Consequently, the developed nanocomposites show potential for use in applications requiring electrical insulation, antimicrobial surfaces, and partial permeability to electromagnetic waves. Keywords : SLA resin, 3D printer, photopolymer, additive manufacturing, composite materials
dc.description.abstractSon yıllarda, stereolitografi (SLA) tipi üç boyutlu (3B) yazıcılar, kompozit malzemelerin üretiminde yüksek hassasiyet, düşük yüzey pürüzlülüğü ve atık minimizasyonu gibi avantajları nedeniyle giderek önem kazanmıştır. Eklemeli üretim (EÜ) olarak da bilinen 3B baskı, geleneksel üretim yöntemleriyle imkânsız ya da zor olan karmaşık geometrilere sahip tasarımların kolaylıkla üretilmesine olanak sağlamaktadır. Bu teknolojinin sunduğu geniş tasarım esnekliği ve üretim süreçlerindeki verimlilik, biyomedikal, otomotiv, havacılık ve savunma gibi çeşitli sektörlerde yoğun olarak kullanılmasını sağlamıştır [1,2]. İlk kez 1980'li yıllarda UV lazerler kullanılarak tanıtılan SLA teknolojisi, sıvı fotopolimer reçinelerin bilgisayar kontrollü ultraviyole ışınlarıyla katman katman işlenerek katılaştırılması prensibine dayanmaktadır. Bu süreçte yarı sıvı hammaddeler, yüksek çözünürlükte ve hassas geometrilerle katı forma dönüştürülür. SLA tipi 3B baskı sistemleriyle üretilen parçaların mekanik, termal ve elektriksel gibi fonksiyonel özellikleri, geleneksel üretim yöntemleriyle karşılaştırıldığında daha kontrollü bir şekilde optimize edilebilmektedir. Son dönemde teknolojideki gelişmelerle birlikte, SLA ile nanokompozit malzeme üretimine yönelik araştırmalar önemli ölçüde artmıştır. SLA teknolojisinin sunduğu tasarım özgürlüğü, üretim hızı ve maliyet etkinliği, bu alandaki araştırmalara önemli bir ivme kazandırmıştır. Bu projede, fotopolimer reçine içerisine %1, %3 ve %5 oranlarında nanopartiküller katılarak nanokompozit yüzeyler üretilmiştir. Numuneler SLA tipi Anycubic marka yazıcı kullanılarak, her bir katmanın kalınlığı 50 mikron olacak şekilde katman katman basılmıştır. Üretilen numunelerin yüzey özdirenç özellikleri TS EN 1149-1:2006 standardına göre, 25°C sıcaklık ve %50 bağıl nem koşullarında ELME Multimeg cihazıyla ölçülmüştür. Yapılan ölçümler sonucunda tüm numunelerin yüzey özdirenç değerlerinin 1012 ohm'dan yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu değerler, numunelerin yüksek elektriksel yalıtkanlık özelliğine sahip olduğunu göstermektedir. Ayrıca, antibakteriyel aktivite testleri TS ISO 22196 standardına göre gerçekleştirilmiş olup, nanokompozitlerin tüm katkılama oranlarında S. aureus ve E. coli bakterilerine karşı %99'un üzerinde etkinlik gösterdiği tespit edilmiştir. Elektromanyetik kalkanlama etkinliği ise saçılım parametreleri üzerinden hesaplanarak değerlendirilmiş ve 8-12 GHz frekans aralığında 5 dB'den düşük kalkanlama etkinliği gösterdiği belirlenmiştir. Böylelikle üretilen nanokompozitlerin elektriksel yalıtım, antibakteriyel uygulamalar ve elektromanyetik dalgalara karşı geçirgen yapıları ile çeşitli uygulama alanlarında kullanılabileceği ortaya konulmuştur. Anahtar Kelimeler: SLA reçine, 3B yazıcı, fotopolimer, eklemeli üretim, kompozit malzeme
dc.identifier.endpage49
dc.identifier.startpage1
dc.identifier.urihttps://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=V-oEQd0LkkqRGCXNzJWCTQ7qAEUb2sUoh0nbVPAQA0mlHgg5_nIOOWkp1xM-MidG
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14669/3407
dc.identifier.yoktezid972042
dc.language.isoen
dc.publisherAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
dc.relation.publicationcategoryTez
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.snmzKA_20241211
dc.subjectNanokompozitler
dc.subjectNanocomposites
dc.subjectPolimer kompozitler
dc.subjectPolymer composites
dc.titleProduction of multifunctional nanoparticle-reinforced polymer composite surfaces by photopolymerization method and investigation of performance characteristics
dc.title.alternativeFotopolimerizasyon yöntemiyle nanopartikül takviyeli multifonksiyonel polimer kompozit yüzeylerin üretimi ve performans özelliklerinin araştırılması
dc.typeMaster Thesis

Dosyalar

Koleksiyon

Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Tez Koleksiyonu