Thermal and mechanical characterization of graphene nanoplatelets/shape memory polymer nanocomposites
Grafen nanolevha/şekil hafızalı polimer nanokompozitlerin termal ve mekanik karakterizasyonu
Yazar: HASAN TOPAÇLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FATİH ÖKTEM
Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Akıllı malzemeler = Intelligent materials ; Biyouyumlu materyaller = Biocompatible materials ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Polimer malzemeler = Polymer materials ; Termal özellikler = Thermal properties ; Şekil hatırlama = Shape memory

Özet:
Şekil hafızalı polimerleri son yıllarda geliştirilen en önemli malzemelerden biri olarak adlandırabiliriz. Dış uyaranlara tepki vermesi ve malzemede oluşturulan deformasyonu malzemenin ilk haline getirebilmesi özelliğiyle teknolojik ve bilimsel açıdan büyük öneme sahiptir. Şekil hafızalı polimerlerin sahip olduğu potansiyel sayesinde gelişmiş havacılık, ticari uygulamalar ve biyomedikal alanda geniş bir kullanım alanına sahiptir. Poliüretan bazlı şekil hafızalı polimerlerin biyo uyumluluk özelliği göstermesi bu malzemeleri tıbbi ürünler için uygun hale getirmiştir. Son yıllarda grafen bazlı malzemelerin biyo uyumluluk özelliği üzerinde yapılan çalışmalarda elde edilen olumlu sonuçlar ile biyomedikal alanda yapılan çalışmaların sayısı artmıştır. Bu çalışmada, Mitsubishi Heavy Industries firmasının üretmiş olduğu SMP MP3510 poliüretan bazlı polimerinin biyo uyumluluk özelliğini kaybetmeden termal ve mekanik özelliklerini iyileştirmek hedeflendi. Yüksek hızda mekanik karıştırma yöntemi ve ultrasonik karıştırma ile yüksek hızda mekanik karıştırmayı içeren hibrit bir yöntem kullanılarak ağırlıkça %0.1, %0.3 ve %0.5 grafen nanolevhalar eklenerek elde edilen nanokompozitlerin termal özelliklerini incelemek için diferansyel taramalı kalorimetre, termogravimetrik analizleri, mekanik özelliklerini incelemek için 3 nokta eğme testi ve Shore D sertlik testi, kimyasal yapısını incelemek için fourier transform infrared spektrometresi analizi, nanokompozitlerin kesit alanından grafen nanolevhaların dağılımını incelemek için taramalı elektron mikroskobu ve grafen nanolevhaların nanokompozitlerin yüzey morfolojisine etkisini incelemek için atomsal kuvvet mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu analizleri yapıldı.

Abstract:
Shape memory polymers in recent years can be named as one of the most important materials developed. It is of great technological and scientific importance with its ability to react to external stimuli and to restore the deformation of the material to its original state. Thanks to the potential of shape memory polymers, it has a wide range of uses in advanced aerospace, commercial applications, and biomedical fields. The biocompatibility of polyurethane-based shape memory polymers has made these materials suitable for medical products. In recent years, with the positive results obtained in studies on the biocompatibility of graphene-based materials, the number of studies in the biomedical field has increased. In this study, it was aimed to improve the thermal and mechanical properties of SMP MP3510 polyurethane-based polymer produced by Mitsubishi Heavy Industries without losing its biocompatibility feature. Differential scanning calorimeter and thermogravimetric analyzes to examine the thermal properties of nanocomposites obtained by adding 0.1%, 0.3% and 0.5% by weight graphene nanoplatelets using a hybrid method including ultrasonic mixing-high-speed mechanical mixing and high-speed mechanical mixing method, 3-point bending test and Shore D hardness test to examine their mechanical properties, fourier transform infrared spectroscopy analysis to examine the chemical structure, scanning electron microscopy to examine the distribution of graphene nanoplatelets from the cross-sectional area of nanocomposites, and atomic force microscopy and scanning electron microscopy analyzes to examine the effect of graphene nanoplatelets on the surface morphology of nanocomposites were carried out.