Biyokompozit yapı malzemesinin uygulama potansiyeli ve sürdürülebilir konstrüksiyonlar ıçin dayanımının iyıleştirilmesi
Potential applications and strength optimization of biocomposite building materials for sustainable construction
- Tez No: 538357
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NAZİRE PAPATYA SEÇKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, İnşaat Mühendisliği, Architecture, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Fiziği ve Malzemesi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Biyokompozit, yapısına katılan oluşturucu malzemelerden en az birinin bitki bazlı malzeme olan bir elyaf ve bağlayıcı matris malzemesi bileşimidir. İnşaat sektöründe yenilenemeyen malzemelerin kullanımı çevre üzerinde olumsuz bir etki bırakmaktadır. Bu olumsuz etkilerin azaltılmasına yardımcı olmak üzere, inşaat sektörünün, inşaat malzemelerine olan talebi doğal elyaflı kompozit malzemelerle karşılaması düşünülebilir. Karbon ve cam elyafı gibi fosil türevli elyafların önemli miktarda enerjiye ihtiyacı vardır ve üretim sırasında atmosfere CO2 emisyonunu salarlar ve bu fenomen sera etkisinin ana nedeni olarak kabul edilir. Uçaklarda ve otomotiv iç bileşenlerinde biyokompozit malzemenin kullanılmasıyla ilgili yapılan çalışmalar, biyokompozit malzemenin sürdürülebilir yapılarda da uygulanmasının bir yolunu keşfetmek adına büyük bir ilham kaynağı oluşturmaktadır. Biyokompozit malzeme, sentetik elyaf takviyeli kompozit malzemeye göre düşük mekanik güce sahiptir. Ancak, uygun malzeme mukavemetini ve geometrik optimizasyon yöntemlerini bularak bu malzemenin küçük ölçekli yük taşıyıcı yapılarda kullanılması büyük bir potansiyel olarak görülmektedir. Biyokompozit malzeme yüksek nem emilimi, düşük gerilme mukavemeti ve eğilme sertliği sergilemesine rağmen, bu malzemenin yapılarda kullanım potansiyeli incelenmektedir. Bu araştırmada biyokompozit yapı malzemelerinin sürdürülebilir yapılarda potansiyel uygulamalarına ve bunların güç optimizasyon yöntemlerine değinilmektedir. Polilaktit (PLA), elastomer ve yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) polimerleri ile % 70 elyaf hacmine sahip tarımsal saman elyafından yapılan bu araştırmada dört çeşit biyokompozit malzeme incelenmiştir. Biyokompozit malzemeye farklı mukavemet geliştirme yöntemleri uygulanmış ve mekanik performansları üç noktalı eğme testi, çekme testi ve su emme testi ile incelenmiştir. Ayrıca, malzemenin davranışını modelleyerek analiz etmek için sonlu elemanlar analizi kullanılmıştır. Bu analiz yönteminde, biyokompozit yapının mekanik özelliklerini ölçmek ve analiz etmek için belirli varsayımlar kullanılmıştır. Elyafların seçimi ve dağılımı, kimyasal işlemler ve farklı üretim yöntemleri gibi biyokompozitlerin mekanik performansını etkileyen çeşitli parametreler ile, farklı lamine ve sandviç akustik biyokompozit paneller ve mimarlık alanında gelecekteki potansiyel uygulamaları bu tez kapsamında incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Composite materials are a composition of reinforcement fiber and matrix, hence when at least one of the constituent materials is bio-based, it forms a biocomposite material. Recently, the application of non-renewable materials in construction industries have left a major impact on the environment and to decrease this problem the construction industry has started addressing this issue by introducing different eco-friendly composite materials. Even though biocomposite material has comparative low mechanical strength and durability through finding appropriate fiber reinforcement, fiber orientation, polymer types and production methods of the material can have enormous potential in sustainable construction. Biocomposite materials have various advantages related to conventional building materials in terms of renewability, lightweight, low cost, biodegradability, and good mechanical property. A vital application of natural fiber composite materials in aircraft and automotive industries brings great inspiration to extend the material application in the construction sector as well. This research focuses on biocomposite materials production methods, mechanical laboratory test, numerical experiment and potential future applications in sustainable building constructions. Four types of biocomposite materials were investigated in this research, which are produced from agriculture straw fiber of 70% fiber volume fraction mixed with polylactide (PLA), elastomer and high-density polyethylene (HDPE) polymers with different ratio percentage as a polymer matrix. The research went through two different mechanical property tests of bending and tensile test. To increase the biocomposite strength of the extruded biocomposite samples all the specimens were laminated with oak veneer and their mechanical property were also tested. The water absorption property test is also carried out to the samples. Finally, in the research, the finite element analysis methods are applied to model three-point bending test and analysis of biocomposite material under bending load. In general, this research will give a basic understanding of biocomposite materials, future potential application in load-bearing structures, the strength optimization approaches, and production processes.
Benzer Tezler
- Comprehensıve analysıs of vıtamın D3 adsorptıon and monıtorıng usıng QCM wıth hydrophobıc algınate-halloysıte nanoclay composıte bılayers
Hidrofobik aljinat-halloysit nanokil kompozitleri QCM kullanılarak D3 vitamini adsorpsiyonu ve izlenmesinin kapsamlı analizi
MERVENUR KİRAZOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- Biyo-kompozit tabanlı gaz sensörü algılama katmanının geliştirilmesi ve karakterize edilmesi
Development and characterization of bio-composite-based gas sensor detection layer
MERVE BAHAR OKUYUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE AKAY SEFER
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE KONUK EGE
- Biyokompozit malzeme geliştirilmesi ve tekstil boyaları gideriminde uygulaması
The development of biocomposite material and the application of it for textile dyes remediation
AYSUN ÇELİK
- Doğal elyaf takviyeli koruyucu tekstil yapısı geliştirilmesi
Development of natural fiber reinforced protective textile structure
SİNAN KOCAÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET UZUN
- Enginar bitkisi katkılı AYPE ve geri dönüştürülmüş AYPE ile ambalaj üretimi ve karakterizasyonu
Artichoke plant additive production and chacarterization of packing with LDPE and recyled LDPE
HÜLYA SEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve Teknolojisiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiBiyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU