Performance improvement of composite materials used as hydrogen storage tanks by microstructural modifications
Hidrojen depolamaya yönelik kompozit tank malzemelerinin performansının mikroyapı modifikasyonu ile iyileştirilmesi
- Tez No: 630947
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN TANOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 173
Özet
Bu doktora tezinin amacı; nano-boyutlu dolgu (etoksilenmiş alkol ile kovalent olmayarak fonksiyonlandırılmış kimyasal-buhar-biriktirme-ile-üretilen SWCNT'ler) ile toklaştırılmış matris reçinesi kullanarak filament sarma yöntemi ile imal edilmiş silindirik kompozitlerin performansını arttırmaktır. SWCNT konsantrasyonun bu kompozitlerin mekanik performansı üzerindeki etkisi araştırılmış ve tartışılmıştır. Bu tezin önemli odaklarından biri; nano-boyutlu dolgu tipi ve dolgu konsantrasyonunun epoksi-bazlı kompozitlerin performansına etkisini incelemektir. Bu nedenle, değişen konsantrasyonlarda farklı nano-boyutlu dolgu tiplerine sahip (SWCNT, TEGO ve HNT) epoksi-bazlı nanokompozitler kalenderleme (3-silindirli-değirmen) yöntemi ile geliştirilmiştir. Referans kompozit ve geliştirilmiş nanokompozitler için bir dizi mekanik test gerçekleştirilmiştir. Nanokompozitlerin kırılma yüzeyi inceleme yolu ile morfolojiyi ve toklaştırma mekanizmalarını anlamak için taramalı elektron mikroskobu kullanılmıştır. Seçilen dolgu (SWCNT) içeren epoksi süspansiyonlarının filament sarma işlemine uygunluğunu belirlemek için reolojik davranışları ve cam elyaf ile temas açısı ölçümleri incelenmiştir. İç çapı 60 ve 275 mm olan referans ve SWCNT modifiye edilmiş cam elyaf bazlı silindirik elyaf ile kuvvetlendirilmiş polimerik kompozitler filament sarma yöntemi ile üretilmiştir. Silindirik elyaf ile kuvvetlendirilmiş polimerik kompozitler için bölünmüş-disk ve üç nokta eğme testleri yapılmıştır. SWCNT içeriğinin silindirik elyaf ile kuvvetlendirilmiş polimerik kompozitlerin laminalar arası kırılma tokluğu üzerindeki etkisini araştırmak için de Çift Ankastre Kiriş (DCB) testi referans ve SWCNT modifiye edilmiş kompozitler için gerçekleştirilmiştir. Çift Ankastre Kiriş testinden sonra kırılan yüzey, toklaştırma mekanizmalarını ve mikro-ve nano-boyutlu dolgu morfolojilerini anlamak için taramalı mikroskop ile analiz edilmiştir. Sonuç olarak, epoksinin SWCNT ile karıştırılması ve neticesinde toklaştırılmasının, GF-bazlı kompozitlerin laminar arası özelliklerini iyileştirdiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The goal of this Ph.D. thesis is to improve the performance of the cylindrical composites manufactured by filament winding method by using the toughened matrix resin with nano-sized filler (noncovalently functionalized with ethoxylated alcohol chemical-vapor-deposition-grown SWCNTs). The effect of SWCNT concentration on the mechanical performance of these composites was investigated and discussed. One of the main focus of this thesis is to examine the effect of nano-sized filler type and filler concentration on the performance of the epoxy-based composites. For this purpose, epoxy-based nanocomposites with different nano-sized filler types (SWCNT, TEGO, and HNT) at varying concentrations were developed by a calendaring (3-roll-mill) method. A series of mechanical tests were performed for reference composite and developed nanocomposites. The scanning electron microscopy (SEM) was used to reveal the morphology and toughening mechanisms by examining the fractured surface of nanocomposites. The rheological behaviors and contact angle measurements with glass fiber of the selected filler (SWCNT) incorporated epoxy suspensions were investigated to determine the suitability of suspensions for the filament winding process. The reference and SWCNT modified glass fiber (GF)-based cylindrical fiber-reinforced polymeric composites (CFRPCs) with an inner diameter of 60 and 275 mm were manufactured by the filament winding method. The split-disk and three-point bending tests were performed for GF-based CFRPCs. The double cantilever beam (DCB) test was also carried out for the reference and SWCNT modified GF-based CFRPCs to investigate the effect of SWCNT existence on the interlaminar fracture toughness of CFRPCs. The fractured surfaces after the DCB test were analyzed under the SEM to comprehend the toughening mechanisms, and micro-and nano-sized filler morphologies. Consequently, it was revealed that blending and hence toughening the epoxy resin with SWCNT improves the interlaminar properties of the GF-based composites.
Benzer Tezler
- Hibrit üç yönlü periyodik minimal yüzeyli üç boyutlu grafen yapıların mekaniği ve tasarımı
The mechanics and design of hybrid triply periodic minimal surfaces of three dimensional graphene
OSMAN FURKAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Karbon nanotüp esaslı yüksek performanslı liflerin üretim yöntemleri, mekanik ve yapısal özellikleri ve uygulama alanları
Production methods, mechanical and structural properties and application areas of carbon nanotube based high performance fibers
ÜLKÜ KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KARACAN
- Magnesium based hydrogen storage materials
Magnezyum esaslı hidrojen depolama malzemeleri
MERVE ILIKSU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Metal organik kafes yapılar (MOF) ile polimer nanokompozit membranların hazırlanması ve gaz ayırma performansının değerlendirilmesi
Preperation of metal organic frameworks (MOFs) and polymeric nanocomposite membranes and evaluation of their gas permeability properties
GÖKÇE PINAR HEKİMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SENNUR DENİZ