Preparation and incorporation of multi-functional carbon nano materials into fiber reinforced polymeric composites
Çok fonksiyonlu karbon nano malzemelerin hazırlanması ve elyaf takviyeli polimerik kompozitlere katılması
- Tez No: 680406
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Elyaf takviyeli polimerik kompozit (FRPC) malzemelerin bileşenlerinden biri olarak nanomalzemelerin kullanımının mekanik, termal ve elektriksel özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebileceği iyi bilinmektedir. Bu tür nano ölçekli takviyelerin türü ve bunların FRPC'lere dahil edilme süreçlerinin, yüksek performanslı malzemelerin kullanıldığı havacılık, havacılık, askeri ve otomotiv gibi çeşitli sektörlerde uygulamalarını sağlamak için hem uygun maliyetli hem de endüstriyel olarak uygulanabilir olması gerekmektedir. Bir FRPC yapısındaki en hassas bölgelerden biri olan polimer matris ve fiber arasındaki arayüze nanomalzemelerin etkin bir şekilde dahil edilmesi ve düzgün bir şekilde dağıtılması, matristen fibere daha verimli bir yük aktarımı sağlayabilir. Bununla birlikte, sistematik olarak önemli iyileştirmeler elde etmek için, istenmeyen aglomerasyon, dağılma zorlukları ve yüzeyde fonksiyonelite sağlayamama gibi karbon nanomalzemelerle ilgili temel sorunların uygun şekilde ele alınması gerekir. Bu çalışmada, sulu bir ortamdan tek duvarlı karbon nanotüplerin (SWCNT) FRPC'lere dahil edilmesi için yeni ve çok fonksiyoneliteli bir silan birleştirme ajanı (SEPPS) tasarlanmış ve sentezlenmiştir. Yeni SEPPS molekülü, yalnızca SWCNT'lerin spreyleme yoluyla fiber yüzeylere uygulanmaları için sulu bir ortamda dağılmasını değil, aynı zamanda FPRC üretimi sırasında epoksi reçine bileşenleri ve fiber yüzeyleri ile reaksiyonlarını da mümkün kıldı. Bu amaçla, SEPPS varlığında hazırlanan SWCNT dispersiyonları, cam elyaf kumaş yüzeyleri üzerine spreyleme yoluyla polimer-elyaf ara yüzüne dahil edildi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak karakterize edildi. Daha sonra, bu cam elyaflardan vakum infüzyon işlemi ile FRPC numuneleri üretildi ve SEPPS'nin varlığının ve SWCNT'lerin polimer-elyaf arayüzündeki içeriğinin, kompozit malzemelerden elde edilen temel mekanik özellikler üzerindeki etkisi araştırıldı.
Özet (Çeviri)
It is well established that the use of nanomaterials as one of the components of fiber reinforced polymeric composite (FRPC) materials can significantly improve their mechanical, thermal, and electrical properties. The type of such nano-scale reinforcements and the processes for their incorporation into FRPCs are expected to be both cost effective and industrially feasible to enable their applications in various sectors, such as aerospace, aviation, military, and automotive, where high-performance materials are demanded. An effective incorporation and uniform distribution of nanomaterials at the interface between the polymer matrix and the fiber, which is one of the most complex regions in an FRPC structure, might enable a more efficient load transfer from the matrix to the fiber. However, to achieve significant improvements systematically, key problems associated with carbon nanomaterials such as undesired agglomeration, dispersion difficulties, and inability to provide functionality on the surface need to be addressed properly. In this study a novel multi-functional silane coupling agent (SEPPS) was designed and synthesized for the incorporation of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) into FRPCs from an aqueous medium. The novel SEPPS molecule enabled not only the dispersion of SWCNTs in the aqueous medium for their introduction onto carbon fiber surfaces by spray deposition, but also reactions with epoxy resin components and fiber surfaces during the FPRC fabrication. For this purpose, the prepared SWCNT dispersions in the presence of SEPPS were introduced into the polymer-fiber interface by spray deposition onto the glass fiber fabric surfaces, which were characterized using scanning electron microscopy (SEM). Next, FRPC samples were manufactured by the vacuum infusion process from these glass fibers, and the effect of the presence of SEPPS and the content of SWCNTs at the polymer-fiber interface was investigated on the key mechanical properties resulting composite materials.
Benzer Tezler
- Yüksek bor ayırma kapasitesine sahip yeni nesil ince film nanokompozit membranlar
Novel thin film nanocomposite membranes with high boron removal capacity
SÜER KÜRKLÜ KOCAOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- Design of biopolymer-based advanced functional materials
Biyopolimer esaslı gelişmiş fonksiyonel malzemelerin tasarımı
SENA ÇİFTBUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Yeni tip periferal ve nonperiferal tiyazol sübstitüye metaloftalosiyaninler
A new type peripherally and nonperipherally thiazol substituted soluable phthalocyanines
EMİNE GÜLRUH DURUK
- Swelling dynamics and thermomechanical properties of multifunctional hybrid systems based on N-alkyl methacrylate esters
N-alkil metakrilat ester-esaslı çok fonksiyonel hibrit sistemlerin şişme dinamikleri ve termomekanik özellikleri
RABİA BOZBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN