Geri Dön

Automated nanomaterial integrated repair patch production and its implementation for carbon fiber-reinforced composites

Otomatik nano malzeme takviyeli tamir yaması üretimi ve karbon fiber-takviyeli kompozitlere uygulanması

  1. Tez No: 509188
  2. Yazar: HİLAL ŞENUYSAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET YILDIZ, DR. JAMAL SEYYED M. ZANJANI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 114

Özet

Fiber takviyeli kompozitler, üstün yapısal özellikleri ve hafif ağırlığı nedeniyle havacılık, enerji, otomotiv endüstrilerinde birincil ve ikincil yapılarda yaygın olarak tercih edilmektedir. Bununla birlikte, kompozit materyaller düşük darbe direnci, delaminasyon mukavemeti, kırılma tokluğu ve tamir edilebilirlik açısından gibi belirli sınırlamalara sahiptir. Bu nedenle, kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini geliştirmek için birçok girişimde bulunulmuştur, bunlardan birisi de kompozit içindeki fiber veya reçine fazlarına nano ölçekli takviye entegrasyonudur. Yakın dönem araştırmaları, grafen-takviyeli kompozit malzemelerin takviyesiz olanlara göre daha fazla avantaja sahip olduğunu göstermektedir. Tezin ilk kısmında grafen ve nano-takviyelendirme üzerine bir literatür araştırması yapılmıştır. İkinci bölümde, üç farklı nano-malzeme takviye düzenlemesi araştırılmıştır. Grafen, arayüz ve matris değiştirici olarak kullanılmıştır. Nano-takviyeli numunelerin eğilme, çekme ve kırılma tokluğu test sonuçlarında dikkate değer gelişmeler gözlenmiştir. Ek olarak, grafenin iletkenlik özelliği nedeniyle, nano malzeme takviyeli kompozitler hem elektriksel hem de termal iletkenlik değerleri kazanmıştır. Üçüncü bölümde, elektrospreyleme cihazının çoklu enjektörler ile tasarlanması üzerine kapsamlı bilgi verilmiştir. Elektrospreyleme, nano-malzeme kaplama için hızlı, kullanıcı dostu ve düşük maliyetli olan yöntemlerden biridir. Yeni çoklu enjektörlü elektrospreyleme cihazı, kompozit teknolojileri araştırma merkezinde seri üretim hattındaki kompozit malzemelere nano malzeme kaplanmasına öncülük edecektir. Son bölümde, kompozitlerin nano-takviyelendirilmesi hakkında ilk bölümde elde edilen olumlu sonuçlar, tamir yama metodunun geliştirilmesi için kullanılmıştır. Matriks ve arayüzleri nano- takviyeli tamir yamaları üretilmiş ve tamir prosedürüne dahil edilmiştir. Tamir edilen kompozit malzemelerin mekanik özellikleri açısından en verimli yöntemi bulmak için iki farklı zımparalama yöntemi test edilmiştir. Tamir yamalarındaki arayüz ve matriks modifikasyonundan dolayı, nano-takviyeli yamalar ile tamir edilmiş kompozit parçaların kayma testi sonuçları dikkate değer ölçüde iyileştirilmiştir. Sonuç olarak; bir güçlendirici olarak grafen, kompozit yapı ve tamir işlemlerinin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için başarıyla kullanılmıştır.

Özet (Çeviri)

Fiber reinforced composites are commonly preferred as primary and secondary structures in aerospace, energy, automotive industries due to its superior structural properties and lightweight. However, composite materials have certain limitations such as low impact resistance, delamination strength, fracture toughness and repairability. This study puts forward the applicability and the striking improvements in mechanical properties which provided by graphene in the composites. The first chapter of this thesis includes a brief literature overview for nano-reinforcement of composite materials. In the second chapter, three different nano-material integrated arrangements were investigated. These systems can be categorized as the nano-reinforcement integration on the fibers, in the matrix, and both the fibers and the matrix. Notable enhancements were achieved in flexural, tensile and fracture toughness of the graphene-integrated composite structures, and microscopy images for the fracture surfaces are provided to support these results. The third chapter presents comprehensive information on the design of the electrospraying device with multiple nozzles and its manufacturing processes. Electrospraying is a highly efficient method in nano-material coating field, which is fast, user-friendly and low-cost. The new multiple-nozzle electrospraying device is aimed to lead the nanomaterial integration for the mass production in the composite technologies research center. In the last chapter, outcomes of the previous studies on TEGO integration on composites were used for the development of composite repairs. Repairing procedures were employed as matrix and interface reinforced repair patches. Two different sanding methods were tested to find the most efficient method. Shear properties of the repair patches were remarkably improved because of the interface and matrix modification with graphene-implementation. To conclude, graphene as a reinforcer was successfully employed for the improvement in mechanical properties of healthy and repaired composite structures.

Benzer Tezler

  1. Machine learning analysis on nanomaterials literature data and knowledge exploration

    Makine öğrenimi ile nanomalzeme literatür verisinin analizi ve bilgi keşfi

    CUMHUR YILDIRIM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN

  2. Kuşburnu çekirdeği özütünden yeşil sentez ile çinko oksit nanopartikül sentezi ve karakterizasyonu

    Green synthesis and characterization of zno nanoparticles from rosa canina seed extract

    RABİA NUR BOZKURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET BİLGİN

  3. Makromolekül yapıda nanomalzemeler ile parmak izlerinin geliştirilmesi

    Development of latent fingerprints with macromolecular nanomaterials

    YÜCEL DEMİRKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Adli TıpHacettepe Üniversitesi

    Adli Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURSEL PEKEL BAYRAMGİL

  4. Aramid kumaş özelliklerine bağlı iplik çekme (yarn pull?out) testi ile çok katlı dikişli yapıların balistik performansının deneysel belirlenmesi

    Experimental determination of ballistic performance of multilayered aramid fabric stitched structures by yarn pull out test

    MAHMUT KORKMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. ABDÜLKADİR BİLİŞİK

  5. Automated canopy chamber for the determination of field crops evapotranspiration

    Bitki su tüketiminin belirlenmesinde kullanılabilen otomatik bitki taç odacığı

    ÖZLEM ÇETİNKÖKÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    ZiraatÇukurova Üniversitesi

    Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RIZA KANBER