Synthesis and rheological behavior of shear thickening fluids (stfs) for liquid armor applications
Sıvı zırh uygulamaları için kesme ile kalınlaşan sıvıların (kks) sentezlenmesi ve reolojik davranışları
- Tez No: 387160
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN TANOĞLU, DOÇ. DR. EKREM ÖZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Savunma ve Savunma Teknolojileri, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Shear thickening is a phenomenon which is generally observed in concentrated colloidal dispersions and defined as the increase in viscosity with increasing shear stress or shear rate. This property brings many drawbacks for general use and restrict their application areas as well as makes them beneficial in protective applications. Liquid armor is the most widely studied field of shear thickening fluids (STFs). The goal of this study is to produce STFs and measure their rheological behavior as well as preparing STF/aramid fabric composites and testing their mechanical properties in terms of stab, flexibility and ballistic tests.for liquid armor applications. For this purpose, fumed silica and polyethylene glycol (PEG) based dispersions were prepared by sonochemical method. The effect of filler concentration and molecular weight of continuous phase was observed by using 5-30 wt% fumed silica and PEGs having 200, 300, 400 and 600 g/mole molecular weight, respectively. Also, microstructural and thermal characterization of raw materials and STFs were performed. According to the collected rheological data, viscosity increment of STFs is increased with concentration. The maximum available viscosity was obtained for STF30-PEG 200 as 1622 Pa.s and the lowest critical shear rate was measured for STF30-PEG 300 as 11.1 s-1 . Moreover, it was found that the viscous property dominates the elastic property of STFs with greater viscous modulus (G") values than the elastic (G') modulus. Both moduli values were also reflected the thickening property with varying angular frequency and strain %. Stab and ballistic tests showed that STF impregnation enhances the resistance property of neat fabrics. The maximum load was supported by aramid fabric/STF30-PEG200 composite as 137 N whereas the highest stiffness was measured as 9o for aramid fabric/STF30-PEG 600 composite. Also, in ballistic tests, the highest result was obtained as 623m/s for the sample which composed of a configuration of STF impregnated aramid and Ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) fabrics with neat polyethylene (PE) laminae.
Özet (Çeviri)
Kesme ile kalınlaşma genellikle konsantre kolloidal dağılımlarda gözlenen ve artan kesme gerilmesi ya da kesme hızı altında viskozite artışı olarak tanımlanan bir olaydır. Bu özellik, genel kullanımda birçok dezavantaj getirerek kesme ile kalınlaşan sıvıların (KKS) kullanım alanını sınırlamasının yanında, onları koruyucu uygulamalar için yararlı hale getirmektedir. Koruyucu uygulamalar içerisinde sıvı zırh, KKS lerin literatürde en çok çalışıldığı alanı oluşturmaktadır. Bu çalışmanın amacı, sıvı zırh uygulamaları için KKS ler üreterek onların reolojik davranışlarını kontrol etmenin yanı sıra, KKS/aramid kumaş kompozitleri hazırlamak ve bu kompozitlerin mekanik özelliklerini delme, esneklik ve balistik yönünden test etmektir. Bu amaçla, fumed silika ve polietilen glikol (PEG) esaslı dağılımlar sonokimyasal method yardımı ile hazırlanmıştır. Dolgu malzemesi konsantrasyonunun ve sıvı fazın molekül ağırlığının etkisi, silika miktarını %5 ila 30 ağırlık konsantrasyonunda değiştirerek ve molekül ağırlığı 200, 300, 400 and 600 g/mole olan PEG'ler kullanarak gözlenmiştir. Ayrıca, ham malzemelerin ve KKS'lerin mikroyapı ve termal karakterizayonu da gerçekleştirilmiştir. Elde edilen reolojik verilere göre, KKS'lerin viskozitesi fumed silika konsantrasyonu ile artmıştır. Maksimum viskozite değeri, 1622 Pa.s olarak STF30-PEG 200 numunesinde gözlenirken, en düşük kritik kesme değeri 11.1 s-1 olarak STF30-PEG 300 numunesi için elde edilmiştir. Ayrıca, KKS'lerin viskoz modül değerlerinin elastik modül değerlerinden yüksek olduğunun gözlenmesi ile, viskoz özelliğinin elastik özelliğine baskın geldiği belirlenmiştir. Her iki modül değeri değişen açısal hız ve % gerinim genliği ile kesme ile kalınlaşma özelliğini yansıtmaktadır. Delme testlerinde en yüksek delme yükü 137 N olarak, aramid kumaş/ STF30-PEG200 kompoziti tarafından gösterilirken en düşük esneklik değeri aramid kumaş/ STF30-PEG600 kompoziti için 9o olarak elde edilmiştir. Balistik testlerde ise en yüksek değer, 623 m/s olarak STF empreyne edilmiş aramid ve Ultrayüksek yoğunluklu polietilen (UHMWPE) kumaşlar ve ham polietilen (PE) tabakalarının konfigürasyonundan oluşan numune için elde edilmiştir
Benzer Tezler
- Çapraz bağlı polimer içeren süper akışkanlaştırıcıların çimento esaslı malzemelerdeki uygulamaları
The applications of superplasticizers containing cross-linked polymers in cement based materials
GÜLCE ŞENTÜRK GÜZEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SIDDIKA GAMZE ERZENGİN
- Hidrofobik etkileşimlerle oluşan tersinir hidrojellerin ayrışması ve karakterizasyonu
Dissociation and characterization of reversible hydrogels formed by hydrophobic interactions
MELAHAT ŞAHİN
- Synthesis and characterization of ionic guar gum derivatives
İyonik guar zamkı türevlerinin sentezi ve karakterizasyonu
ASLIHAN NAMLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT HÜSEYİN ÜNLÜ
- Synthesis and Properties of Magnetorheological (MR) Fluids
Manyetoreolojik (MR) Akışkanların Sentezlenmesi ve Özellikleri
SEVAL GENÇ
Doktora
İngilizce
2002
Metalurji MühendisliğiUniversity of PittsburghMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PRADEEP P. PHULE
- Manyetoreolojik akışkanların sentezlenmesi ve reolojik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of magnetorheological fluids and investigation of their rheological properties
ESRANUR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE SARIMEŞELİ PAÇACI