Nano-melez sistemlerin karbon fiber takviyeli polimer matris kompozitlerde (KFTP) arayüz toklaştırma amacıyla kullanımı
Use of nano-hybrid systems in carbon fiber reinforced polymer matrix composites (CFRP) for interfacial toughening
- Tez No: 519635
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BORA MAVİŞ, YRD. DOÇ. DR. ERHAN BAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Bu çalışmada, naylon 6 (N6) ve PCL belirli kütle oranlarında (N6/PCL: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60 ve 0/100) ortak bir çözücüde karıştırıldıktan sonra elektroeğrilmiş ve elde edilen nanofiber tüller KFTP prepreg arayüzlerine aktarılmıştır. Polimer karışımlarından elde edilen sonuçlar ışığında, tül arayüzlerine harici olarak GO parçacıkları eklenmiş ve kompozitlerin Mod I arayüz toklukları belirlenmiştir. Üretilen nanofiberler Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile incelenmiş ve polimerlerin birleşme oranlarının polimerlerin karışma karakteristiğini etkilediği tespit edilmiştir. Çift Ankastre Kiriş (DCB) testi sonrası ayrılma yüzeylerinin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri incelendiğinde; oluşan farklı karışımların, çatlak ilerlemesine karşı farklı toklaşma mekanizmalarını etkinleştirdiği görülmüştür. En iyi artışların sağlandığı, kütlece 60/40 N6/PCL oranında, karışım arayüz eklentisi yapılmamış referans numunesine göre Mod 1 yönünde GIC başlangıç değerinde %69, GIC ilerleme değerinde %59 artış göstermiştir. 60/40 karışımında, N6 ve PCL polimerlerinin nanofiber içinde faz ayrışması sonucu birbirlerinden ayrı bölgelerde bulunduğu ve bu bölgelerin, arayüzde oluşan çatlağın ilerleyişine karşı direnç oluşturacak bağaçımı, sıyrılma ve köprüleme mekanizmalarını işbirliği içerisinde aynı anda devreye soktuğu tespit edilmiştir. Harici GO eklentisi yapılan çalışmalarda ise, farklı boyutlarda hazırlanmış GO yaprakçıklar kullanılmış, yaprakçıklar nanofiber tüllerinin arasına bir sandviç yapı oluşturacak şekilde püskürtülmüştür. Fakat gerek elektropüskürtme işleminin parametrelerinin optimizasyonunda, gerekse GO parçacıklarını homojen dağıtımı konusunda yaşanılan problemlerden dolayı bu setlerden beklenilen performans elde edilememiştir. Ancak kompozitlerin yük-uzanım davranımında GO eklenmemiş tüllere göre çarpıcı farklılıklar elde edilmiş ve nedenleri tartışılmıştır. Performans düşüklüğünün temel nedeni püskürtme işlemi sırasında GO'i dağıtmak için kullanılan çözücünün elektroeğirilmiş nanofiber katmanlarını çözerek, o bölgedeki nanofiber yapısını bozmuş olmasıdır. Bu şekilde bozulan sandviç yapısında ilerleyen çatlağın, tok tül tabaka yerine gevrek epoksi katmana doğru geçebileceği belirlenmiştir. Tabaka asimetrisi sorunlarının çözümüyle, hem başlangıç hem de ilerleme bölgesinde elde edilmiş dikkat çekici davranım değişikliklerinin mekanik performansı pozitif yönde etkileyecek şekilde kullanılabileceğine dair ön veriler elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, nylon 6 (N6), PCL and their blends with different mass ratios (N6/PCL: 100/0, 80/20, 60/40, 40/60 and 0/100) were electrospun and interleaved between carbon fiber reinforced polymer composites (CFRP). In addition, GO flakes were sprayed between the nanofiber layers to investigate the effect of these hybrid interleaves on Mode I interlaminar fracture toughness of CFRPs. With Differential Scanning Calorimetry (DSC) analyses, it was identified that weight ratios of polymers affect the phase separation characteristic of polymer blends. In Scanning Electron Microscope (SEM) analyses which were carried out after Double Cantilever Beam (DCB) test, it was observed that the specific phase separation behaviors facilitates the activation of different toughening mechanisms. N6/PCL with 60/40 ratio showed the best result with respect to the unmodified reference sample with a 69% improvement on the Mode 1 G1c initiation and 59% on that of G1c propagation. At 60/40 ratio, a phase separation between PCL and N6 was observed and this lead to a cooperative synergistic increase in the resistance against crack progression by activating the debonding and fiber bridging mechanisms simultaneously. GO flakes that were synthesized in different sizes were electrosprayed between elektrospun nanofiber veils and hybrids with different sandwich structures were produced. Due to the problems in optimization of electropsraying process parameters and dispersion of GO flakes in the spray solvent, the improvements in GIC were insignificant. However, load-displacement behavior of the composites were significantly altered. The reasons of this change were discussed. The main reason behind the poor mechanical performance was the dissolution of the veil layers by the spray solvent. Losing the structural integrity of base layer formed an asymmetry in the sandwiches' mechanical behavior, which in turn lead to a crack diversion from tough veil layers to the brittle epoxy layers. However, it can be anticipated that, upon rectification of process parameters in spraying the GO component, the already observed significant changes in the load-displacement behavior can be utilized in favor of building structures with even higher interlaminar toughness.
Benzer Tezler
- Fabrication of SWCNT/AgNW/PEDOT: PSS nanocomposite transparent conductive films
Karbon nanotüp/gümüş nanotel/PEDOT: PSS nanokompozitlerden transparan ve iletken ince filmlerin üretilmesi
SERRA MELEK AKYÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Bacterial cellulose production using enzymatic hydrolysate of olive pomace
Zeytin küspesinin enzimatik hidrolizatından bakteriyel selüloz üretimi
CEREN SAĞDIÇ ÖZTAN
Doktora
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
PROF. DR. MELEK TÜTER
- Selection of mica binding polypeptides by using phage display technology
Mikaya özgün olarak bağlanan polipeptitlerin faj gösterim tekniğiyle taranması
HİLAL YAZICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAKAN BERMEK
DOÇ. DR. CANDAN TAMERLER
- A synthetic biology approach for nanomaterials design, synthesis and functionalization
Nanomalzemelerin tasarımı, bireşimi ve işlevlendirilmesine bir bireşimsel biyoloji yaklaşımı
TOLGA TARKAN ÖLMEZ
Doktora
İngilizce
2017
Biyoteknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. URARTU ÖZGÜR ŞAFAK ŞEKER
- Yüksek sıcaklık ısı yalıtım uygulamalarına yönelik üstün performanslı aerojel şilte sentezi ve karakterizasyonu
High performance silica aerogel blanket synthesis and characterization for thermal insulation applications at high temperature
NİSA SIYIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN