Modelling and analysis of multi-walled carbon nanotube reinforced polymer composites
Çok duvarlı nanotüp takviyeli polimer kompozitlerin modellenmesi ve analizi
- Tez No: 446873
- Danışmanlar: DOÇ. DR. VOLKAN ESAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Mechanical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: multi-walled carbon nanotube, carbon nanotube reinforced epoxy composite, continuum modelling, discrete modelling, van der Waals, finite element method, polychiral, monochiral
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü-Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Bu tez kapsamında Çok Duvarlı Karbon Nanotüpler (ÇDKNT) ve Karbon Nanotüp Takviyeli Polimer (KNTTP) kompozitler hesaplamalı modelleme yöntemi vasıtasıyla araştırılmaktadır. ÇDKNT tüpleri, eşdeğer sürekli ortamlar modellemesiyle değişen kiralitelerde modellenmiş ve Young modülü, kesme modülü ve Poisson oranı gibi temel mekanik özellikleri incelenmiştir. Oluşturulan sonlu elemanlar modelleri, her bir nanotüpte karbon-karbon bağını temsil eden kiriş elemanları ve iç içe tüplerin aralarındaki van der Waals etkileşimlerini sağlayan yay elemanları içermektedir. Literatürdeki modellerin aksine, bu çalışmada iç içe tüpler arasındaki mesafe değişken alınmıştır. Benzer şekilde, literatürde ne kiral konfigürasyonun sonuçları rapor edilmiş, ne de polikiral ve monokiral konfigürasyonlar karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada ÇDKNT'lerin polikiral ve monokiral konfigürasyonları dikkate alınmıştır. Tezin ikinci kısmında, ilk kısımda modellenmiş olan ÇDKNT'ler epoksi reçine içinde hacmen %5 kaplayacak şekilde takviye elemanı olarak kullanılarak KNTTP'ler modellenmiştir. KNTTP'lerin oluşturulmasında sürekli ortamlar modellemesi ve münferit modelleme yöntemleri kullanılmıştır. Sürekli ortamlar modellemesinde ara bölgede polimer matrisi ve ÇDKNT'ler arasında mükemmel bağ oluştuğu öngörülürken, münferit modelleme yönteminde zayıf van der Waals etkileşimleri Lennard-Jones“6-12”potansiyeliyle oluşturulmaktadır. Simülasyon sonuçları, yayımlamış hesaplamalı model sonuçları ve analitik karışımlar kuralıyla elde edilmiş sonuçlarla iyi bir uyuşum göstermektedir. Ek olarak, ÇDKNT'lerin kiralite ve boyutlarının KNTTP'lerin Young modülü ve Poisson oranı gibi temel mekanik özelliklerine olan etkileri çalışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) and multi walled carbon nanotube reinforced epoxy composites (CNTRPs) are investigated by means of computational modelling. To begin with, individual tubes of MWNTs are modelled with varying chiralities through equivalent continuum modelling in order to examine their essential mechanical properties including Young's modulus, shear modulus, and Poisson's ratio. The finite element models developed incorporate beam elements that represent Carbon-Carbon bonds within each nanotube and spring elements that represent van der Waals interaction between concentric tubes. Unlike the models reported in literature, this study considers the variation of intershell spacing with varying inner diameters. Similarly, the literature has so far neither reported any results for the chiral configuration of MWNTs nor have reported any comparison between polychiral and monochiral configurations. This study determines the properties of MWNTs by considering both the polychiral and monochiral configurations. Novel relationships of tensile resistance and torsional stiffness are also obtained in terms of outer tube diameter of an MWNT. In the second part of the thesis, CNTRPs are modelled that embed 5 percent by volume of MWNTs, already modelled in the first part, as reinforcement elements in the epoxy resin. Continuum modelling and discrete modelling approaches are employed to model CNTRPs. In the former model, the interphase region is assumed to have perfect bonding with the polymer matrix and the MWNT, whereas in the latter the interphase is modelled using weak Van der Waals interactions that are characterized by Lennard-Jones“6-12”potential. The simulated Young's moduli show good agreement with the published computational results and analytical continuum rule of mixtures. In addition, influence of chirality and size of MWNTs on the Young's modulus and Poisson's ratio of CNTRPs are also studied. In general, CNTRPs reinforced with polychiral MWNTs are stiffer than the ones reinforced with monochiral MWNTs which are more resistant to lateral deformation.
Benzer Tezler
- Eriyik yığma modellemede kullanılan karbon nanotüp takviyeli polimerlerin üretimi, mekanik ve aşınma davranışlarının karakterizasyonu ve modellenmesi
Manufacturing of carbon nanotube reinforced polymers used in fused deposition modelling, characterization and modelling of mechanical and wear behaviors
KAMİL FERATOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS İSTİF
- Fabrication and characterization of hybrid nanofiller reinforced polyurethane nanocomposites
Hibrit nanodolgu takviyeli poliüretan nanokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
AMIR NAVIDFAR
Doktora
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- CFRP kompozit malzemelerin elektriksel ve termal davranışlarının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental determination and modeling of electrical and thermal behaviour of CFRP composite materials
YELDA AKÇİN ERGÜN
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRÜ TALAŞ
- 3D printing of f-MWCNT incorporated plga/ha scaffolds for bone regeneration
Kemik rejenerasyonu için fonksiyonel ÇDKNT içerikli doku iskelelerinin 3B basılması
HATİCE KAYA
Doktora
İngilizce
2024
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU EGE
- Yerel eğrilikli iki ve üç duvarlı karbon nanotüplerin gerilme ve stabilite analizi
Stress and stability analysis of double and triple-walled carbon nanotubes with local curvature
FATMA ÇOBAN
Doktora
Türkçe
2016
MatematikYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEB FARUK YÜKSELER
DOÇ. DR. REŞAT KÖŞKER