Tailoring interfacial interactions in fiber reinforced polymeric composites by the electrospray deposition of waterborne carbon nanotubes
Fiber takviyeli polimerik kompozitlerin ara yüzlerine elektrosprey kaplama yöntemiyle su bazlı karbon nanotüp ekleme
- Tez No: 566192
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Elyaf takviyeli polimerik kompozitler (FRPC), üstün mekanik, termal, yapısal özellikler gösteren, korozyona dayanıklı, düşük öz kütleye sahip materyaller olup, bu özellikleri sayesinde havacılık endüstrisi, taşımacılık, inşaat ve denizcilik sektörlerinde yoğun şekilde kullanılmaktadırlar. Kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, kullanım alanlarını ve kullanım sırasında sergiledikleri performansı doğrudan etkilemektedir. Yaşanan teknolojik gelişmelerle birlikte artan beklentiler neticesinde, kompozit malzemelerin daha yüksek mekanik özellikler sergilemeleri beklenmektedir. Literatürde, elyaf takviyeli polimerik kompozitlerin, kendisini oluşturan ana bileşenlerinin bazı nano uygulamalar ile takviye edilmesinin ardından mekanik, termal, elektriksel ve korozyon dayanımı özelliklerinin önemli ölçüde iyileştiğini gösteren pek çok çalışma mevcuttur. Bu tez çalışmasında, elyaf takviyeli polimerik kompozitlerin fiber ile matris ara yüzünü iyileştirmeye yönelik olarak, elektrosprey metodu ve havalı boya tabancası yardımıyla spreyleme yöntemi ile su bazlı tek duvarlı karbon nanotüp dispersiyonu kompozit yapıya etkili bir şekilde entegre edilmiştir. Bu şekilde, ara yüze karbon nanotüplerin (CNT) verimli ve pratik bir şekilde entegrasyonunu sağlayarak, çevreye duyarlı bir metodun geliştirilmesi, proses optimizasyon çalışmaları ile endüstride kullanılabilir hale getirilmesi hedeflenmiştir. Karbon nanotüplerin kompozit yapıya etkili bir şekilde entegre edilmesi ve güçlendirme etkisi; elyaf ile polimer matrisin ara yüzeyindeki dağılımlarına ve konsantrasyonuna bağlıdır. Buna bağlı olarak karbon nanotüplerin elyaf üzerindeki morfolojileri elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Elde edilen CNT-elyaf hibrit yapılar vakum infüzyon yöntemi ile FRPC üretiminde kullanılmıştır. Karbon nanotüplerin; kaplandıkları fiberin yüzey alanını arttırıp, polimer matrisin, elyaf ile olan ara yüzeyinde, aralarında bağlar kurulabilecek bölgeleri arttırarak, elyaftan reçineye etkili yük aktarımını güçlendirmeleri beklenmektedir. Bu beklentiyi doğrulamak için üretilen numunelere uygulanan çeşitli mekanik testler sonucunda, mod-I ve mod-II kırılma tokluğu, katmanlar arası kayma mukavemeti ve eğme mukavemeti değerlerinde artış gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The utilization of fiber reinforced polymeric composites (FRPCs) has been broadening in recent years, especially in aerospace, automobile and marine industries, sports goods and many other high-performance applications, all of which demand enhanced thermal, electrical and mechanical properties. The ultimate performance of FRPCs can be enhanced by improving the fiber-matrix interface. Using nanophase reinforcements; tailoring fiber-matrix interface with carbon nanotubes (CNTs) or other carbon nanomaterials has shown significant improvements in properties of the composite. This thesis focuses on the deposition of CNTs onto carbon fabric (CF) surface by means of electrospray deposition and airbrush coating. Unlike the state-of-the-art methods to deposit carbon nanomaterials onto fiber surfaces, this study reports the deposition of CNTs from a waterborne dispersion, eliminates the use of organic volatile solvents and offers a method that is environmentally friendly and easily adaptable to large scale composite manufacturing processes. The hybrid CF-CNT structures prepared by surface deposition were used for the manufacturing of FPRCs by the vacuum infusion process (VIP) to assess the influence of CNTs on the stress transfer between the fiber-matrix interface. The surface morphology of the hybrid CNT-CF structures was characterized using scanning electron microscopy to verify homogeneous dispersion of CNTs on CF fabrics. CNTs deliberately placed at the fiber-matrix interface are expected to serve as stress transfer bridges between the fiber and the matrix and contribute to the enhancement of interlaminar shear strength and flexural properties. As by measured Mode I and Mode II interlaminar fracture testing experiment, CNT deposition on the CF surface strengthens the attachment of the laminate plies
Benzer Tezler
- Enhancement of interfacial interactions in fiber-reinforced polymeric composites with multifunctional carbon nanomaterials
Çok işlevli karbon nanomateryaller ile elyaf takviyeli polimerik kompozitlerde arayüz etkileşimlerinin geliştirilmesi
AYŞE DURMUŞ SAYAR
Doktora
İngilizce
2024
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN ÜNAL
- Design and manufacturing of dimensionally controlled graphene based hybrid structures by core-shell electrospinning for energy storage systems
Enerji depolama sistemleri için çekirdek-kabuk yapılı elektrodokuma yöntemi ile boyutsal kontrollü grafen tabanlı hibrit yapıların tasarımı ve üretimi
LEILA HAGHIGHI POUDEH
Doktora
İngilizce
2018
EnerjiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Physics of nonradiative energy transfer in the complex media of 0D, 2D and 3D materials
0, 2 ve 3 boyutlu malzemelerin oluşturduğu karmaşık yapılarda ışınımsız enerji transferinin fiziği
AYDAN YELTİK
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Universal photoluminescence enhancement/suppression at the vertical van der waals metal-semiconductor interfaces
Dikey van der waals metal-yarı iletken arayüzlerinde evrensel fotolüminesansı artırma/bastırma
HAFIZ MUHAMMAD SHAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. TALİP SERKAN KASIRGA
- Replication of geomembrane interfaces using 3d printing (fused deposition modelling) technique
Geomembran arayüzlerinin 3b yazma (eriyik yığma modellemesi tekniği) kullanılarak replikasyonu
SEMKAN URAGAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN