Biyouyumlu nanokompozit filmlerde geliştirilmiş mekanik performans için katmanlı mimariler
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: TED Üniversitesi, Lisansüstü Programlar Enstitüsü, Makine Mühendisliği ABD, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: SERHAT ÇELİK
Danışman: Ayşe Çağıl Kandemir
Özet:Katmanlı ve gradyanlı mimariler, filmlerin mekanik davranışını homojen nanodolgu yüklemesine güvenmek yerine deformasyon yollarını kontrol ederek ayarlamayı mümkün kılar. Bu tezde, temas ve çevrimsel yükleme altında tabaka–tabaka etkileşimlerinin, rijitlik kontrastının ve istifleme sırasının mekanik davranışı nasıl belirlediğini incelemek amacıyla, sulu çözücü döküm yöntemiyle üç katmanlı PVA–bentonit (BNT) sandviç/gradyan filmler üretilmiştir. Gradyan, ters-gradyan ve simetrik sandviç olmak üzere kontrollü derişim dizilerine sahip mimariler, her biri ~70 μm kalınlığında katmanlarla hazırlanmış ve monolitik referanslarla karşılaştırılmıştır. Dispersiyon ve morfoloji XRD ve AFM ile değerlendirilmiştir. Yerel mekanik yanıt, Berkovich nanoindentasyonla düşük ve yüksek tepe kuvveti altında ölçülerek sığ ve daha derin indantasyon rejimleri karşılaştırılmış; çevrimsel indantasyon ile deformasyon kararlılığı ve hasar birikimi incelenmiştir. Sonuçlar, mimarinin gerilme yeniden dağılımı ve arayüz kısıtlaması üzerinden yüzeye yakın mekanik kararlılığı artırdığını ve yüksek dolgu içeriğine bağlı lokalizasyonu azalttığını göstermektedir. En iyi çevrimsel kararlılık ve en tutarlı indantasyon yanıtı, tabakalar arası derişim farkının düşük olduğu (düşük ΔC) sandviç yapılarda elde edilirken; daha büyük kontrastlar daha lokalize ve daha az kararlı deformasyonu teşvik etmiştir. Gradyan yönü zıt olup ΔC'si benzer olan mimarilerin neredeyse aynı indantasyon davranışı sergilemesi, indantasyon uzunluk ölçeğinde deformasyonun esasen gradyan yönünden ziyade tabakalar arası derişim uyumsuzluğu tarafından belirlendiğini göstermektedir. Buna karşılık, çekme testleri makroskopik rijitliğin büyük ölçüde matriks-dominant kaldığını ortaya koymuş ve polimer–kil nanokompozitlerde takviyenin ölçeğe bağlı doğasını vurgulamıştır. Genel olarak, mimari tasarım yerel temas mekaniğini yığın (İng. bulk) çekme özelliklerinden ayrıştırarak, küresel esneklikten ödün vermeden yüzey mekanik kararlılığının hedefli biçimde artırılmasına olanak sağlar.