Novel design and manufacturing of advanced multifunctional structural nanocomposites containing self-healing fibers and graphene sheets with structural health monitoring capabilities
Yapısal sağlık görüntüleme kabiliyetleri ile kendi kendini onarabilen fiberler ve grafen tabakalar içeren ileri, çok fonksiyonel yapısal nanokompozitlerin orjinal tasarımı ve üretimi
- Tez No: 444528
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET YILDIZ, YRD. DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Morfoloji, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Morphology, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Tezin ilk bölümünde, özgün yapıda çok cidarlı fiber üretmek için direkt tek aşamalı üçeksenli elektrodokuma yöntemi kullanılmıştır. Farklı onarım ajanları iki farklı koruma duvarına sahip fiber içerisine yerleştirilmiştir. Fiber yapısı içerisindeki ilave duvar katmanı, onarım ajanlarının fiber içerisine giydirilmesini kolaylaştırmıştır ve onarım fonksiyonunun verimini arttırmıştır. İlk olarak, sistematik optimizasyon yaklaşımı ile üçeksenli içi boş elektrospun fiberleri çaplarını ve yüzey morfolojilerini kontrol ederek ürettik. Daha sonra, içi boş üçeksenli fiberlerin epoksi reçine içindeki güçlendirici etkileri ve yine epoksi reçine içerisinde cam elyafa ek olarak yanal güçlendirici etkileri malzeme seçimi bakış açısından incelenmiştir. Ayrıca, çok duvarlı fiberler içerilerine çeşitli onarım ajanlarını yüklemek için kullanılmıştır ve onarım ajanı içeren çok duvarlı fiberler ile kompozitin mekanik özelliklerini koruyarak başarılı bir şekilde tekrarlanabilir kendi kendini onarabilme özelliği sağlanmıştır.Tezin ikinci bölümünde, grafen tabakalarının nano güçlendirici ve karbon fiberlerin mikro güçlendirici olarak kullananıldğı ileri çok ölçekli güçlendirilmiş epoksi tabanlı kompozitleri üretmek için üç farklı yapısal tasarım geliştirilmiştir. Grafen tabakaların farklı düzenlerde yerleştirildiği grafen/karbon fiber/epoksi kompozitlerin düzlem içi ve düzlem dışı mekanik performanslarında iyileşmeler gösterilmiştir. Hibrid kompozitlerde kırılmada yaklaşık %55 ve eğilme mukavemetinde %51 oranında önemli iyileşmeler gözlenirken aynı zamanda diğer mekanik özelliklerde kayda değer iyileşme sağlanmıştır. Bunlara ek olarak, iletken güçlendiricinin epoksi matrisine yüklenmesi yüksek elektrik ve ısı iletkenliği, kendi kendini ısıtma ve buz giderici özellikleri bulunan kompozit yapıların geliştirilmesine olanak sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
In the first part of this thesis, a direct, one-step tri-axial electrospinning process was used to fabricate multi-walled fibers with a novel architecture. Different healing agents were encapsulated inside the fibers with two separate protective walls. Presence of an extra layer in the fiber structure facilitated the encapsulation of healing agents and extended the efficiency of the healing functionality. We first took a systematical optimization approach to produce tri-axial hollow electrospun fibers with tunable fiber vi diameters and surface morphology. Next, the effect of tri-axial hollow fibers as a primary reinforcement and co-reinforcement in the presence of glass fibers was scrutinized from a material selection point of view. Furthermore, multi-walled fibers were utilized to encapsulate different healing agents inside the fibers and successful and recurring self-healing ability were achieved while preserving the mechanical properties of the composites. In the second part of this study, three different architectural designs were developed for manufacturing advanced multi-scale reinforced epoxy based composites in which graphene sheets and carbon fibers were utilized as nano- and micro-scale reinforcements, respectively. Graphene/carbon fiber/epoxy composites in various graphene sheet arrangements showed enhancements in in-plane and out of plane mechanical performances. In the hybrid composites, remarkable improvements were observed in the work of fracture by ~55% and the flexural strength by ~51% as well as a notable enhancement on other mechanical properties. In addition, integration of conductive reinforcement in the epoxy matrix enabled us to develop composite structures with high electrical and thermal conductivity, self-heating and de-icing functionalities.
Benzer Tezler
- Design and optimization of broadband silicon photonic devices
Geniş bantlı silisyum fotonik aygıtların tasarımı ve optimizasyonu
KAZİM GÖRGÜLÜ
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİR SALİH MAĞDEN
- Design and optimization of variable stiffness composite structures modeled using Bézier curves
Bézier eğrileriyle modellenen değişken katılıklı kompozit yapıların tasarımı ve optimizasyonu
ONUR COŞKUN
Doktora
İngilizce
2022
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Robotic hand design using flexible and continuum structures
Esnek ve sürekli yapılarla robotik el tasarımı
HATİCE DİDEM ÜZGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Synthesis and characterization of UV-curable and ceramic slurry-loaded epoxy acrylate resin for 3D printing application
3D baskı uygulaması için UV ile kürlenebilen ve seramik bulamaç yüklü epoksi akrilat reçinenin sentezi ve karakterizasyonu
İREM ŞEYMA ÖZBALAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YEŞİM GÜRSEL
DR. MERVE GÜRTEKİN SEDEN
- Developing 3D-printable high performance polymer composites for thermal management applications
3B-basılabılır yüksek performanslı polimer kompozitlerin termal yönetim sistemleri için geliştirilmesi
YUNUS EMRE BOZKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ