Development of nanocomposites for the ply-drop regions of glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite structures
Cam elyaf takviyeli polimer (CTP) kompozit yapıların katman düşüş bölgeleri için nanokompozitlerin geliştirilmesi
- Tez No: 846968
- Danışmanlar: PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Cam elyafı, Karbon nanotüp, Fiberglass, Carbon nanotube
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, cam elyaf takviyeli polimer (CTP) kompozit yapıların matrisine nanopartikül takviyesinin dahil edilmesi ve bunun katman düşüş bölgelerinin yapısal bütünlüğü üzerindeki etkisi incelenmiştir. Rüzgar türbinleri gibi uygulamalarda kullanılan CTP kompozitlerde, bileşenlerin kalınlığını ve dolayısıyla ağırlığını ayarlamak için rüzgar ekseni boyunca katman düşüş bölgeleri oluşturulmaktadır. Bu tür kompozit yapılarda hasar oluşumu genellikle bu bölgelerde tabaka düşmesinden kaynaklanan yapısal süreksizlik nedeniyle meydana gelir. Bu nedenle, bu çalışma kompozitlerdeki katman düşüş bölgelerinin matrislerini (reçine) nanopartiküllerle güçlendirerek mekanik özelliklerini geliştirmeyi amaçlamaktadır. Deneysel çalışmalar kapsamında, CTP kompozitin matrisini güçlendirmek için fonksiyonelleştirilmiş karbon nanotüpler (fCNT), selüloz nanolifler ve nanokil gibi nanopartiküller farklı miktarlarda kullanılmıştır. GFRP kompozitlerinin saf epoksi matris veya nanokompozit matris ile çeşitli kombinasyonları üretilmiş ve karşılaştırılmıştır. En iyi sonuçlar, mukavemet sabit kalırken kırılma tokluğunda %28 artış sağlayan ağırlıkça %0,35 fCNT içeren nanokompozit matris ile elde edildi. Ayrıca, nanokompozit matrisli cam elyaf takviyeli kompozitlerin, mod I ve mod II tabakalar arası kırılma toklukları sırasıyla %8 ve %35 oranında arttırılmıştır. Sonuç olarak, geliştirilen kırılma tokluğuna sahip nanokompozit kullanılarak katman düşüş bölgelerini temsil eden test numuneleri üretildi ve çatlak oluşum mekanizmalarını detaylı olarak incelemek için delaminasyon testleri yapıldı. Bu testler sonucunda çekme ve delaminasyon mukavemetinde azalma olmasına rağmen kırılma işinde %6 ve kopma geriniminde %9 oranında artış görülmüştür. Çekme özelliklerinde gözlenen hafif bozulma, fCNT eklenmesinin katman düşüş bölgelerinin kırılma davranışında sağladığı avantajlar dikkate alındığında kabul edilebilir olabilir.
Özet (Çeviri)
In the current study, incorporation of nanoparticle reinforcement in the matrix of glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite structures, and its effect on the structural integrity of the ply-drop regions has been studied. In the GFRP composites used in applications such as wind turbines, ply-drop regions are created along the wind axis to adjust the thickness and, thus, the weight of the components. Damage formation in such composite structures usually occurs in these regions due to structural discontinuity caused by the ply-drop. Therefore, this study aims to improve the mechanical properties of the ply-drop regions in the composites by reinforcing their matrix (resin) with nanoparticles. In the scope of the experimental studies, nanoparticles such as functionalized carbon nanotubes (fCNT), cellulose nanofibers, and nanoclay have been used in different quantities to reinforce the matrix of the GFRP composite. Various combinations of GFRP composites with pristine epoxy matrix or nanocomposite matrix have been produced and compared. The best results were obtained by 0.35 wt% fCNT containing nanocomposite matrix with a 28% increase in fracture toughness while the strength remains constant. Moreover, mode I and mode II interlaminar fracture toughnesses of glass fiber reinforced composites with nanocomposite matrix were increased by 8% and 35%, respectively. Consequently, test specimens representing the ply-drop regions were manufactured using the developed nanocomposite with improved fracture toughness, and delamination tests were carried out to study the crack formation mechanisms in detail. As a result of these tests, although there was a decrease in tensile and delamination strength, work of fracture and failure strain were increased by 6% and 9%, respectively. Observed slight deterioration in tensile properties may be acceptable considering the advantages that the fCNT incorporation provides in the fracture behavior of the ply-drop regions.
Benzer Tezler
- Predictive model development for the thermal conductivity of carbon filled polymer-based mono and hybrid nanocomposites
Karbon dolgulu polimer esaslı mono ve hibrit nanokompozitlerin ısıl iletkenliği için tahmine dayalı model geliştirme
EDA KUMCUOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPASLAN TURGUT
- The development of room temperature gas sensors for oxidizing/reducing gases by using moss with G-C3N4 hybrid nanocomposites
G-C3N4 hibrit nanokompozitlerle mos kullanilarak gazlari oksitleyici/i̇ndirgeyici oda sicakliği gaz sensörlerinin geliştirilmesi
SANA BALAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilim ve TeknolojiErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ŞENDOĞDULAR
- Zinpir-1 Ligandı ile fonksiyonlaştırılmış Fe3O4-SiO2-NH2 nanokompozitlerini kullanarak oral prekanser ve oral kanser hastalarının tükürük çinko seviyelerinin belirlenmesi için yeni bir spektroflorometrik yöntemin geliştirilmesi
Development of a new spectrofluorometric method for the detection of salivary zinc levels in oral precancer and oral cancer patients using Fe3O4-SiO2-NH2 nanocomposites functionalized with Zinpyr-1 Ligand
ELMAS POLATDEMİR
Doktora
Türkçe
2019
Eczacılık ve FarmakolojiAtatürk ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA DEMİRKAYA MİLOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜMEYRA TUNA YILDIRIM
- Havacılık ve uzay endüstrisine yönelik silan modifikasyonlu nanokalsit (CaCO3) partiküller ile güçlendirilmiş yüksek performanslı karbon fiber/epoksi nanokompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of high performance carbon fiber/epoxy nanocomposites reinforced with silane modified nanocalcite (CaCO3) particles for the aviation and space industry
ŞEYMA NUR DURUKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiAlanya Alaaddin Keykubat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERTAN BEYLERGİL
- Development of Z-scheme nanocomposites for photocatalytic hydrogen production
Fotokatalitik hidrojen üretimi için Z-şeması nanokompozitlerin geliştirilmesi
ÇAĞLA ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
EnerjiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH PİŞKİN
DOÇ. DR. BERKE PİŞKİN