Mechanical, Thermal, and Photocatalytic Properties of TiO₂/ZnO Hybrid Composites Fabricated via Additive Manufacturing

Saadet Güler

Makale detayları

Mechanical, Thermal, and Photocatalytic Properties of TiO₂/ZnO Hybrid Composites Fabricated via Additive Manufacturing

Yazarlar:

Saadet Güler

Yayıncı:

Recep Tayyip Erdoğan University

Ana Başlıklar:

Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Malzeme Karekterizasyonu

Dergi:

Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 2, pp.149-158

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001337962

pISSN:

2687-2315

Anahtar kelimeler:

Özet:

 This study explores the fabrication and characterization of TiO₂ZnO hybrid nanocomposites using stereolithography SLA, a cutting-edge additive manufacturing technique. Hybrid composites were prepared by incorporating 0.5 wt. nano-TiO₂ and varying ZnO concentrations 0.1 wt., 0.3 wt., and 0.5 wt. into an epoxyacrylate-based resin. All composite samples were designed in SolidWorks, printed with an LCD-based SLA printer, and UV-cured for structural stabilization. A series of analyses were conducted to evaluate their morphological, mechanical, thermal, and photocatalytic properties. SEM analysis showed uniform particle dispersion at lower ZnO concentrations, while higher addded caused agglomeration. XRD confirmed the anatase phase of TiO₂ and the wurtzite structure of ZnO, ensuring their structural stability. TGA results showed improved thermal resistance for the hybrid composites compared to the pure resin, highlighting the synergistic effects of TiO₂ and ZnO in mitigating thermal degradation. Mechanical tests showed significant improvements in flexural strength and hardness, with the TZ5 composite 0.5 ww TiO₂ and ZnO showing the best performance due to optimum filler distribution. Photocatalytic tests showed superior Methylene Blue degradation for the hybrid composites, with TZ5 achieving the highest efficiency 80.9 due to the synergistic effects of TiO₂ and ZnO. These results highlight the potential of SLA-manufactured composites for environmental and energy applications.

 This study explores the fabrication and characterization of TiO₂ZnO hybrid nanocomposites using stereolithography SLA, a cutting-edge additive manufacturing technique. Hybrid composites were prepared by incorporating 0.5 wt. nano-TiO₂ and varying ZnO concentrations 0.1 wt., 0.3 wt., and 0.5 wt. into an epoxyacrylate-based resin. All composite samples were designed in SolidWorks, printed with an LCD-based SLA printer, and UV-cured for structural stabilization. A series of analyses were conducted to evaluate their morphological, mechanical, thermal, and photocatalytic properties. SEM analysis showed uniform particle dispersion at lower ZnO concentrations, while higher addded caused agglomeration. XRD confirmed the anatase phase of TiO₂ and the wurtzite structure of ZnO, ensuring their structural stability. TGA results showed improved thermal resistance for the hybrid composites compared to the pure resin, highlighting the synergistic effects of TiO₂ and ZnO in mitigating thermal degradation. Mechanical tests showed significant improvements in flexural strength and hardness, with the TZ5 composite 0.5 ww TiO₂ and ZnO showing the best performance due to optimum filler distribution. Photocatalytic tests showed superior Methylene Blue degradation for the hybrid composites, with TZ5 achieving the highest efficiency 80.9 due to the synergistic effects of TiO₂ and ZnO. These results highlight the potential of SLA-manufactured composites for environmental and energy applications.

 This study explores the fabrication and characterization of TiO₂ZnO hybrid nanocomposites using stereolithography SLA, a cutting-edge additive manufacturing technique. Hybrid composites were prepared by incorporating 0.5 wt. nano-TiO₂ and varying ZnO concentrations 0.1 wt., 0.3 wt., and 0.5 wt. into an epoxyacrylate-based resin. All composite samples were designed in SolidWorks, printed with an LCD-based SLA printer, and UV-cured for structural stabilization. A series of analyses were conducted to evaluate their morphological, mechanical, thermal, and photocatalytic properties. SEM analysis showed uniform particle dispersion at lower ZnO concentrations, while higher addded caused agglomeration. XRD confirmed the anatase phase of TiO₂ and the wurtzite structure of ZnO, ensuring their structural stability. TGA results showed improved thermal resistance for the hybrid composites compared to the pure resin, highlighting the synergistic effects of TiO₂ and ZnO in mitigating thermal degradation. Mechanical tests showed significant improvements in flexural strength and hardness, with the TZ5 composite 0.5 ww TiO₂ and ZnO showing the best performance due to optimum filler distribution. Photocatalytic tests showed superior Methylene Blue degradation for the hybrid composites, with TZ5 achieving the highest efficiency 80.9 due to the synergistic effects of TiO₂ and ZnO. These results highlight the potential of SLA-manufactured composites for environmental and energy applications.

 Bu çalışma, son teknoloji bir katkı üretim tekniği olan stereolitografi SLA kullanılarak TiO₂ZnO hibrit nanokompozitlerin üretimini ve karakterizasyonunu araştırmaktadır. Hibrit kompozitler, epoksiakrilat bazlı bir reçineye 0,5 ağırlıkça nano-TiO₂ ve değişen ZnO konsantrasyonları 0,1 ağırlıkça, 0,3 ağırlıkça ve 0,5 ağırlıkça eklenerek hazırlanmıştır.Tüm kompozit numuneler SolidWorkste tasarlanmış, LCD tabanlı bir SLA yazıcıyla basılmış ve yapısal stabilizasyon için UV ile kürlenmiştir. Morfolojik, mekanik, termal ve fotokatalitik özelliklerini değerlendirmek için bir dizi analiz yürütülmüştür. SEM analizi, düşük ZnO konsantrasyonlarında düzgün parçacık dağılımı gösterirken, daha yüksek eklemeler aglomerasyona neden olmuştur. XRD, TiO₂nin anataz fazını ve ZnOnun wurtzite yapısını doğrulayarak yapısal stabilitelerini garantilemiştir. TGA sonuçları, saf reçineye kıyasla hibrit kompozitler için geliştirilmiş termal direnç gösterdi ve TiO₂ ve ZnOnun termal bozulmayı azaltmadaki sinerjik etkilerini vurguladı. Mekanik testler, eğilme mukavemeti ve sertlikte önemli iyileştirmeler gösterdi ve TZ5 kompoziti 0,5 ww TiO₂ ve ZnO, optimum dolgu dağılımı nedeniyle en iyi performansı gösterdi. Fotokatalitik testler, hibrit kompozitler için üstün Metilen Mavisi bozunması gösterdi ve TZ5, TiO₂ ve ZnOnun sinerjik etkileri nedeniyle en yüksek verimliliğe 80,9 ulaştı. Bu sonuçlar, SLA ile üretilen kompozitlerin çevre ve enerji uygulamaları için potansiyelini vurguladı.

Makale detayları

Mechanical, Thermal, and Photocatalytic Properties of TiO₂/ZnO Hybrid Composites Fabricated via Additive Manufacturing

Yazarlar:

Saadet Güler

Yayıncı:

Recep Tayyip Erdoğan University

Ana Başlıklar:

Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Malzeme Karekterizasyonu

Dergi:

Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 2, pp.149-158

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001337962

pISSN:

2687-2315

Additive manufacturing

stereolithography (SLA)

TiO₂/ZnO hybrid composites

material characterization.eklemeli imalat

stereolitografi (SLA)

TiO₂/ZnO hibrit kompozitler

malzeme karakterizasyonu.

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Saadet Güler

Yayıncı: Recep Tayyip Erdoğan University

Ana Başlıklar: Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Malzeme Karekterizasyonu

Dergi: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 2, pp.149-158

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 12/2024

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001337962

pISSN: 2687-2315

Sayı

Yazarlar:

Saadet Güler

Yayıncı:

Recep Tayyip Erdoğan University

Ana Başlıklar:

Malzeme Bilimi ve Teknolojileri | Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Malzeme Karekterizasyonu

Dergi:

Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.5 Issue 2, pp.149-158

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001337962

pISSN:

2687-2315