Yüksek performanslı tekstil lif atıkları kullanarak çok fonksiyonlu sandviç kompozitlerin geliştirilmesi
Development of multifunctional sandwich composites using high performance textile fiber wastes
- Tez No: 1018950
- Danışmanlar: PROF. DR. GAYE KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte hafif dayanıklı ve birden çok fonksiyona sahip malzemelere olan ilgi giderek artmaktadır. Bu durum, tekstil yapısal kompozitlerin yüksek performans gerektiren savunma ve havacılık gibi uygulamalarda kullanılma potansiyelini geliştirmektedir. Kompozit malzemelerin birçok avantajına karşılık, darbe yükü altındaki hasar toleransının düşük olması, maliyetinin yüksek olması, ısı ve ses yalıtımında ilave malzemeler gerektirmesi gibi bazı dezavantajları da bulunmaktadır. Otomotiv ve havacılık sanayinde de yaygın kullanılan sandviç kompozit malzemelerde, darbeye maruz kalan bölgelerde gözle görülemeyen veya çok zayıf şekilde görülen hasarlar meydana gelebilir. Sandviç kompozit bir yapıda darbe etkisinin oluşturacağı hasarın önlenmesi, ısı ve ses yalıtımının sağlanması, dış yüzey/çekirdek ara yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi kullanım açısından büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, yüksek performanslı tekstil lifi atıkları (Kevlar®, cam, karbon) ile farklı oranlarda takviye edilmiş poliüretan (PU) köpük çekirdek yapı ve katmanlı lif yerleşimi ile elde edilen cam dış yüzeyden oluşan sandviç kompozitler geliştirilmiştir. Seçilen bazı sandviç kompozitlerin çekirdek ve dış yüzeyleri dikiş ile birleştirilerek, dikişli sandviç kompozitler üretilmiştir. Geliştirilen çekirdek kompozitlerin mekanik, ısı/ses yalıtımı ve yanma davranışları ile sandviç kompozitlerin mekanik ve darbe dayanımları detaylı olarak incelenerek karşılaştırılmıştır. Lif takviyesi ile birlikte PU çekirdek yapıda düzensiz hücre oluşumunun meydana geldiği ve aglomerasyonun hücre duvarları üzerinde yerleşmesinden dolayı çok sayıda hücre kırılmasının gerçekleştiği belirlenmiştir. Lif miktarı ve lif uzunluğundaki artışla birlikte hücre boyutunda azalma ve hücre yoğunluğunda artış gerçekleşmiştir. Takviye malzemeleri genel olarak, PU sert köpük yapıların mekanik özelliklerinde düşüşe neden olmakla birlikte, takviye lifinin mekanik özellikleri, kompozit içerisindeki deformasyonları telafi edecek düzeyde yeterli olduğunda, kompozit yapıların mekanik özelliklerinde iyileşme sağlandığı sonucuna varılmıştır. Dikiş, sandviç kompozitlerde çekirdek ve dış yüzey arasında köprüler oluşturması nedeniyle eğme dayanım ve modülünü önemli ölçüde arttırmıştır. Sandviç kompozitlerdeki lif takviyesi, darbe yükü altında deformasyonu azaltmış ve bu sayede yapının enerji absorplama yeteneğini arttırmıştır. Dikiş, darbe hasarını lokal olarak yoğunlaştırmak yerine daha geniş bir alana yayarak yüzeysel bir hale getirmiş ve hasar dayanımını arttırmıştır. Sonuçlar, sürdürülebilirlik yaklaşımına uygun olarak tasarlanan ve yüksek performanslı lif atıklarının ileri dönüşümü ile geliştirilen çok fonksiyonlu sandviç kompozitlerin, birçok uygulama alanında alternatif olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, the demand for lightweight, durable, and multifunctional materials has grown considerably as a result of technological advancements. This trend has further enhanced the potential utilization of textile structural composites in high-performance applications such as defence and aerospace industries. Despite their numerous advantages, composite materials also exhibit certain limitations, including low damage tolerance under impact loading, high production costs, and the need for additional materials to provide thermal and acoustic insulation. In sandwich composite structures, which are widely employed in the automotive and aerospace sectors, impact events may induce barely visible or completely invisible damage in the subjected regions. Therefore, preventing impact-induced damage, ensuring thermal and acoustic insulation, and improving the interfacial properties between the face sheets and the core are of critical importance for the effective use of sandwich composites. In this thesis, sandwich composites consisting of glass fibre face sheets and polyurethane (PU) foam core structures reinforced with different amounts of high-performance textile fibre waste (Kevlar®, glass, and carbon fibres) and various layered fibre arrangements were developed. In selected sandwich composite configurations, the core and face sheets were additionally joined through stitching to produce stitched sandwich composites. The mechanical, thermal/acoustic insulation, and flammability properties of the developed core composites, as well as the mechanical and impact performances of the sandwich composites, were comprehensively investigated and compared. The results revealed that fibre reinforcement led to the formation of irregular cellular structures within the PU core and caused extensive cell wall fracture due to the localization of fibre agglomerates along the cell walls. Increasing fibre content and fibre length resulted in a reduction in cell size and an increase in cell density. Although the reinforcing materials generally caused a deterioration in the mechanical properties of rigid PU foams, improvements in the mechanical performance of the composite structures were achieved when the intrinsic mechanical properties of the reinforcing fibres were sufficient to compensate for deformation within the composite. Stitching significantly enhanced the flexural strength and flexural modulus of the sandwich composites by creating mechanical bridges between the core and the face sheets. Fiber reinforcement in sandwich composites decreased deformation under impact loading, thereby enhancing the energy absorption capability of the structure. Stitching promoted the redistribution of impact-induced damage over a broader area rather than localizing it, resulting in a more diffuse damage morphology and improved damage tolerance. The findings demonstrate that the multifunctional sandwich composites, designed in accordance with sustainability principles and developed through the upcycling of high-performance fibre waste, exhibit significant potential as alternative structural materials for a wide range of engineering applications.
Benzer Tezler
- Atık tekstillerden ileri dönüşüm nanolifli yağlı aerosol filtre medyalarının üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of upcycled nanofibrous oily aerosol filter media from waste textiles
MELİKE GÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2026
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Design and characterization of poplar fiber based nonwoven structures for sustainable textile applications
Sürdürülebilir tekstil uygulamaları kapsamında kavak lifli dokusuz yüzeylerin tasarımı ve karakterizasyonu
CANAN USTA
Doktora
İngilizce
2025
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER GÜRARSLAN
- Applicability of advanced oxidation processes for treatment and recovery of washing machine effluent: On-site application with new washing machine design
İleri oksidasyon prosesleri uygulamaları ile çamaşır makinesi atık sularının arıtılması ve geri kazanılması: Yerinde uygulama ile yeni çamaşır makinesi tasarımı
LEVENT KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞBA ÖLMEZ HANCI
- Tencel pamuk karışımlı dokuma kumaşların yıkama sonrası tüylenme ve solma eğilimlerinin iyileştirilmesi ve proses optimizasyonu
Improving the fading and pilling properties of tencel cotton woven blended fabrics after washing and process optimization
AŞKIN MAHİR EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET UZUN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞLA SÖZ
- Development and characterization of ceramic nanofiber membranes for dye removal from textile wastewater
Tekstil atıksularından boya giderimi için seramik nanofiber membranların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
NURAY YERLİ SOYLU
Doktora
İngilizce
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN