HBN/epoksi nanokompozitlerin üretimi ve ısıl-mekanik özelliklerinin yapay sinir ağları ile tahmini
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ALİ SAMET ARICA
Danışman: Hale Berber
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Altıgen bor nitrür (hBN), yüksek ısıl iletkenliği, kimyasal kararlılığı ve elektriksel yalıtkanlığı sayesinde polimer matrisli nanokompozitlerin (PNK) işlevselliğini artıran önemli bir katkı malzemesidir. Bu özellikleriyle hBN; havacılık, otomotiv ve elektronik gibi yüksek performans gerektiren uygulamalarda geniş bir kullanım potansiyeli sunmaktadır. Ancak PNK sistemlerinin nihai performansı yalnızca katkı fazının varlığıyla sınırlı olmayıp; katkı oranı, nanotanecik boyutu, çözücü türü ve yüzey fonksiyonlandırma gibi çok sayıda parametrenin birlikte etkisiyle belirlenmektedir. Bu çok değişkenli yapıların anlaşılması, doğrusal olmayan ilişkileri modelleyebilen yapay sinir ağı (YSA) gibi makine öğrenimi temelli yöntemlerin önemini artırmaktadır. Bu çalışmada, iki temel parametre olarak belirlenen nanotanecik boyutu (40 nm ve 110 nm) ile katkı oranlarının (ağırlıkça %0.1–0.5), hBN katkılı epoksi nanokompozitlerin ısıl ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca çözücü türü ve yüzey fonksiyonlandırma gibi değişkenler de değerlendirilmiştir. Bulgular, özellikle ağırlıkça %0.1 oranında 40 nm boyutundaki hBN katkısıyla hazırlanan kompozitte camsı geçiş sıcaklığının (Tg) yaklaşık 5 °C artarak 89 °C'ye ulaşmasıyla, daha küçük boyutlu taneciklerin ısıl kararlılığa olumlu etkide bulunduğunu göstermiştir. Gerçekleştirilen mekanik testler sonucunda 40 nm boyutlu hBN tanecikleriyle hazırlanmış ağırlıkça %0.1 katkılı numunenin (EP/ETH-hBN-40-0.1) basma mukavemetinde %210'a varan bir artış elde edilmiştir. Buna karşılık, aynı katkı oranında 110 nm boyutlu ve üstelik yüzey fonksiyonlandırılmış tanecik içeren numunede (ASE-hBN-110-APTES-0.1) ise, basma dayanımı yalnızca %1 oranında artmıştır. Bu sonuçlar hBN katkılı epoksi nanokompozitlerde özellikle tanecik boyutunun ısıl davranış yük ve transferi mekanizmaları üzerindeki belirleyici etkisini açığa çıkarmıştır. Deneysel verilerle oluşturulan çok katmanlı YSA modelleri, katkı parametreleri ile mekanik özellikler arasındaki doğrusal olmayan ilişkileri başarıyla modellemiştir. Ancak sentetik verilerle eğitilen modellerin tahmin doğruluğunun düşük olması, fiziksel gerçekliğe dayalı yüksek kaliteli verilerin önemini ortaya koymuştur.