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: Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Morfoloji, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology, Morphology
- 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: Belirtilmemiş.
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
- Manufacturing and characterization of complex functionally graded materials using laser powder directed energy deposition
Lazer toz yönlendirilmiş enerji depozisyonu kullanarak kompleks fonksiyonel dereceli malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
HAMİDREZA JAVİDRAD
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. BAHATTİN KOÇ
- A framework for composite wind turbine blades: From material development to structural optimisation and ml-enhanced damage detection
Rüzgar türbinleri için hibrit kompozit temelli kanat malzemesi geliştirilmesi, yapısal optimizasyonu ve makine öğrenmesi ile hasar tespiti ve yapısal analiz entegrasyonu
KEMAL HASIRCI
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALAEDDİN BURAK İREZ
- 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 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
- Antimikrobiyal ve yüksek osseointegrasyon özelliği kazandıracak biyo-jel içeren özgün bir dental implant tasarımı ve seçici lazer ergitme yöntemiyle üretimi
Design and manufacturing by selective laser melting method of a novel dental implant containing bio-gel to gain antimicrobial and high osseointegration properties
MERVE TAFTALI KÖSEOĞLU
Doktora
Türkçe
2024
BiyomühendislikErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FATİH YETİM