Hidroksiapatit matrisli gümüş ve karbon nanotüp takviyeli biyokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of hydroxyapatite matrix silver and carbon nanotube reinforced biocomposites
Yazar: SERDAR ÖZKAYA
Danışman: PROF. DR. AYKUT ÇANAKÇI
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında yüksek biyouyumluluğa ve mekanik özelliklere sahip implant malzemeleri üretmek için doğal hidroksiapatit matrisli, gümüş ve karbon nanotüp (CNT) takviyeli biyokompozitler üretildi. Farklı takviye türleri ve takviye miktarları içeren tozların bilyalı değirmende öğütülerek deneysel çalışmalar için uygun ölçülerde hazırlanan kalıplarda preslendi. Sinterleme sıcaklığının, üretilen numunelerin fiziksel, mekanik ve yapısal özelliklerine etkilerini inceleyebilmek adına üç farklı sinterleme sıcaklığında (1100, 1200, 1300°C) dört saat süreyle sinterleme işlemleri gerçekleştirildi. Üretilen numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri bakımından porozite, sertlik, mikroyapı, kırılma tokluğu, gevreklik indeksi ve basma mukavemetleri incelendi. Farklı bileşimdeki tozların antibakteriyel özelliklerini belirleyebilmek adına E.Coli, S.Aerus ve C.Albicans mikroorganizmalarına karşı antibakteriyel testler gerçekleştirildi. Yapılan testler sonucunda CNT ve gümüş takviyelerinin hem mekanik özelliklerin hem de antibakteriyel özelliklerin iyileşmesine katkı sağladığı görülmüştür. Katkısız hidroksiapatit numunelerin 1200°C'de sinterlenmesi sonucunda elde edilen kırılma tokluğu değeri 0.85 MPa.m1/2  iken bu değer ağırlıkça %1 CNT ve Ag takviye içeren numunelerde sırasıyla 1.24 MPa.m1/2 ve 1.51 MPa.m1/2 olarak hesaplanmıştır. CNT takviyeli numunelerde bakterilere karşı %85'in üzerinde direnç sağlanırken Ag takviyeli numunelerde %95 üzerinde antibakteriyel direnç sağlanmıştır.

Abstract:
Within the scope of this thesis, biocomposites with natural hydroxyapatite matrix, silver and carbon nanotube (CNT) reinforced biocomposites were produced to produce implant materials with high biocompatibility and mechanical properties. Powders containing different reinforcement types and reinforcement amounts were ground in a ball mill and pressed in molds prepared in suitable sizes for experimental studies. In order to examine the effects of sintering temperature on the physical, mechanical and structural properties of the produced samples, sintering processes were carried out for four hours at three different sintering temperatures (1100, 1200, 1300°C). In terms of physical and mechanical properties of the produced samples, porosity, hardness, microstructure, fracture toughness, brittleness index and compression strength were examined. In order to determine the antibacterial properties of powders with different compositions, antibacterial tests were carried out against E.Coli, S.Aerus and C.Albicans microorganisms. As a result of the tests, it was seen that CNT and silver supplements contributed to the improvement of both mechanical properties and antibacterial properties. While the fracture toughness value obtained as a result of sintering of undoped hydroxyapatite samples at 1200°C was 0.85 MPa.m1/2, this value was calculated as 1.24 MPa.m1/2 and 1.51 MPa.m1/2 for samples containing 1% CNT and Ag reinforcement by weight, respectively. While more than 85% resistance was provided against bacteria in CNT reinforced samples, over 95% antibacterial resistance was provided in Ag reinforced samples